基于高非線性光纖中的非線性效應產(chǎn)生全光隨機數(shù).pdf

1、隨機數(shù)在信息安全、科學計算、商業(yè)金融等領域都有著廣泛的應用，尤其是在以密碼學為核心的信息安全領域，隨機數(shù)的質(zhì)量直接關系著信息的安全傳輸。隨機數(shù)按其產(chǎn)生方式可分為:偽隨機數(shù)和物理隨機數(shù)。偽隨機數(shù)是由種子通過一定的確定性算法軟件處理生成的。物理隨機數(shù)是應用自然界的物理熵源，如電阻熱噪聲、振蕩器的頻率抖動、光子噪聲，放大的自發(fā)輻射噪聲、混沌激光等，經(jīng)過電子器件處理實現(xiàn)的。其中，混沌激光由于對初始條件的高度敏感、高帶寬等因素，受到了廣泛的關注。

2、混沌激光作為物理熵源，采用多位模數(shù)轉(zhuǎn)換以及后續(xù)串并的方式可以得到上百Gbit/s的物理真隨機數(shù)，但其后續(xù)操作采用軟件處理實現(xiàn)，單路速率仍受限于電子器件瓶頸限制，且面對目前高速發(fā)展的全光通信網(wǎng)絡，應用過程中需要光-電、電-光轉(zhuǎn)換，嚴重影響信息處理速度、工程成本高。我們實驗小組針對電子瓶頸這一問題提出了全光隨機數(shù)產(chǎn)生方案，可以更好的兼容于高速全光通信網(wǎng)絡，且方案中采用的是1位模數(shù)轉(zhuǎn)換方式，隨機數(shù)速率最高為10Gbit/s。
　　 本

3、文的主要內(nèi)容概括如下:
　　 1.首先主要介紹隨機數(shù)的應用以及隨機數(shù)發(fā)生器的研究進展，分析目前已有隨機數(shù)發(fā)生器的優(yōu)缺點，指明研究全光隨機數(shù)的重要性和意義;其次著重介紹我們課題組近年來提出的全光隨機數(shù)方案;最后介紹目前已有的全光采樣技術(shù)，并結(jié)合混沌激光特性，對混沌激光全光采樣的可行性進行分析。
　　 2.針對混沌光信號偏振態(tài)隨機起伏以及相干性差，提出了基于高非線性光纖中四波混頻效應實現(xiàn)對混沌激光偏振不敏感的采樣方案。結(jié)合混

4、沌源的特性以及四波混頻的相位匹配條件，理論分析并確定抽運光的波長、功率、重復速率、光纖長度等參數(shù)，使得四波混頻采樣效率達到最佳。并對波長1550nm，功率范圍0-10mw的混沌激光進行采樣，實現(xiàn)對混沌激光的四波混頻偏振不敏感采樣，采樣速率為5Gbit/s，該結(jié)果為實驗上進一步實現(xiàn)混沌激光的采樣提供了一定的理論依據(jù)。
　　 3.提出一種基于高非線性光纖中的非線性效應產(chǎn)生全光隨機數(shù)的新方案，并數(shù)值實現(xiàn)真隨機數(shù)的產(chǎn)生。該方案主要采用超