基于半導(dǎo)體環(huán)形激光器的高速雙向雙信道混沌保密通信研究.pdf

1、隨著信息化社會(huì)的高速發(fā)展，具有高速率、高保密性、多信道的安全通信系統(tǒng)已經(jīng)成為領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點(diǎn)。而基于半導(dǎo)體激光器的光混沌系統(tǒng)具有寬帶寬、高度復(fù)雜性以及與現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的良好兼容性等優(yōu)勢(shì)。目前，人們對(duì)基于半導(dǎo)體激光器的長(zhǎng)距離混沌保密通信進(jìn)行了一系列的研究，并取得了一系列很有意義的研究成果。最近，研究者發(fā)展了一種新型的半導(dǎo)體激光器：半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Semiconductor Ring Lasers,SRLs)。相比其它類(lèi)型半導(dǎo)體激光器而

2、言，SRLs具有環(huán)形諧振腔，腔內(nèi)激光并不需要端面或者反射鏡來(lái)提供反饋，有高集成度、小尺寸、低閾值、低功耗等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。特別的，SRLs可激發(fā)兩個(gè)沿相反方向傳輸?shù)哪Ｊ剑错槙r(shí)針模式和逆時(shí)針模式，這就為雙信道并行通信提供了可能。目前的光混沌保密通信方案主要是單向單信道的方式。因?yàn)槭艿郊す馄鞯捻憫?yīng)帶寬限制，這樣的方案其信息傳輸能力仍然是較低的。因此，研究基于SRLs的高速雙向雙信道混沌保密通信就具有了重要意義。
　　本文提出了一種基于SR

3、Ls構(gòu)建的新型高速雙向、雙信道混沌保密通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，首先利用交叉雙光反饋對(duì)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Driving SRL,D-SRL)的順時(shí)針模式和逆時(shí)針模式的混沌延時(shí)特征進(jìn)行抑制。然后將此混沌信號(hào)注入到一對(duì)響應(yīng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Responding SRL,R-SRLs)對(duì)應(yīng)的順時(shí)針模和逆時(shí)針模中，以實(shí)現(xiàn)帶寬的增強(qiáng)及混沌同步。最后基于R-SRLs之間的混沌同步，實(shí)現(xiàn)高速率、雙向、雙信道的混沌保密通信。通過(guò)對(duì)D-SRL在交叉雙光反

4、饋?zhàn)饔孟碌幕煦缣匦?、以及R-SRLs在不同條件下的同步特性進(jìn)行了相關(guān)理論和仿真研究，結(jié)果表明：D-SRL在合適的交叉雙光反饋?zhàn)饔孟驴梢援a(chǎn)生延時(shí)特性被良好隱藏的順時(shí)針模式和逆時(shí)針模式混沌信號(hào)；在該混沌信號(hào)的注入下，R-SRLs輸出的混沌信號(hào)帶寬可以得到明顯增強(qiáng)；通過(guò)設(shè)置合適注入強(qiáng)度值和頻率失諧值，R-SRLs之間可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的等時(shí)混沌同步。最后，對(duì)系統(tǒng)的雙向、雙信道保密通信特性進(jìn)行了討論。當(dāng)10Gbit/s信號(hào)傳輸距離為10km時(shí)，解調(diào)信

5、息Q因子值仍可保持在6以上。
　　然后，本文討論了基于光電反饋 SRLs的高速雙信道混沌保密通信方案。在該方案中，首先利用光電反饋使D-SRL的順時(shí)針模式和逆時(shí)針模式產(chǎn)生復(fù)雜的混沌信號(hào)。然后將此混沌信號(hào)以光電注入的方式注入到一個(gè)R-SRL中，使D-SRL和R-SRL之間保持混沌同步，最后實(shí)現(xiàn)高速率、雙信道的保密通信。通過(guò)對(duì)D-SRL在光電反饋?zhàn)饔孟碌幕煦缣匦?、以及D-SRL與R-SRL在不同條件下的同步特性的理論和仿真研究，結(jié)果表