非线性区

在微机械谐振器中产生混沌的动态方法

摘要 混沌系统具有复杂且不可再现的动力学，在自然界中随处可见，从行星之间的相互作用到天气的演变，但也可以使用当前的先进信号处理技术进行定制。然而，由于底层物理涉及动力学，混沌信号发生器的实现仍然具有挑战性。在本文中，我们通过实验和数值方法提出了一种从微机械谐振器生成混沌信号的颠覆性方法。该技术通过调节施加到非线性区域中谐振器的驱动力的幅度或频率，克服了控制微/纳米机械结构中屈曲的长期复杂性。混沌状态的实验特征参数，即庞加莱截面和李雅普诺夫指数，可直接与不同配置的模拟进行比较。这些结果证实，这种动态方法可转换到任何类型的微/纳米机械谐振器，从加速度计到麦克风。我们通过将现成的微隔膜转变为符合美国国家标准与技术研究所规范的真正随机数生成器，展示了利用混沌状态的混合特性的直接应用。这种原始方法的多功能性开辟了新的途径，将混沌的独特性质与微结构的卓越灵敏度相结合，从而产生新兴的微系统。