全光隨機數(shù)發(fā)生器中全光量化方案的研究.pdf

1、隨機數(shù)在通信以及計算方面有著非常廣泛的應用，例如信息安全、量子保密系統(tǒng)和計算機仿真等。隨機數(shù)分為偽隨機數(shù)和真隨機數(shù)。偽隨機數(shù)由一個隨機種子通過一定的算法產生，雖然可以產生高速的偽隨機數(shù)，但在保密以及并行計算系統(tǒng)的應用中會產生嚴重的問題。而真隨機數(shù)發(fā)生器的熵源通常為物理隨機過程，使得真隨機數(shù)具有不可預測、不可再生、無統(tǒng)計偏差的特性，具有很高的安全性。因此真隨機數(shù)得到了廣泛的研究與應用。
　　產生真隨機數(shù)的方法可分為電子模數(shù)轉換技術、

2、光電子模數(shù)轉換技術和全光模數(shù)轉換技術三種。目前，電子模數(shù)轉換技術已經相當成熟，但是由于電子遷移速率存在物理極限，使得其模擬帶寬的發(fā)展空間受到限制。而全光模數(shù)轉換技術在光域進行信號處理，可有效克服“電子瓶頸”的限制，從而解決了電子模數(shù)轉換技術中存在的問題。因此，我們課題組提出了通過全光模數(shù)轉換產生隨機數(shù)的方案。此方案中全部過程均在光域進行，可以有效克服“電子瓶頸”，從而實現(xiàn)隨機數(shù)產生速率的大幅度提高。
　　全光模數(shù)轉換的實現(xiàn)包括采樣

3、、量化、編碼三個步驟。本文主要針對全光量化部分進行研究。主要工作有以下幾點:
　　1.通過闡述模數(shù)轉換器在現(xiàn)代信息處理和通信中的重要作用以及電子ADC的局限，說明光模數(shù)轉換技術的重要性、優(yōu)勢、研究背景以及發(fā)展歷史;之后也重點介紹了幾種主流的全光量化技術的理論與技術方案，對各種量化方案進行分析對比;最后說明本文的研究意義。
　　2.第二章介紹四分之一波長(λ/4)相移DFB激光器的結構及特性，說明用其進行光量化的原理。根據(jù)耦合

4、波理論以及傳輸矩陣法構建λ/4相移DFB激光器的理論模型。
　　3.第三章對λ/4相移DFB激光器的雙穩(wěn)態(tài)特性進行詳細地靜態(tài)仿真分析。包括偏置電流、耦合系數(shù)、端面反射率以及芯片長度這些參數(shù)對λ/4相移DFB激光器的輸出雙穩(wěn)態(tài)特性的具體影響，評價的依據(jù)是雙穩(wěn)態(tài)曲線的高閾值邊界點、雙穩(wěn)態(tài)區(qū)域寬度、消光比以及斜率。
　　4.第四章通過靜態(tài)分析選取合適的參數(shù)組合進行全光比較功能的動態(tài)仿真分析。仿真得到了高閾值精度和高消光比的閾值比較