基于半導體環(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。而基于半導體激光器的光混沌系統(tǒng)具有寬帶寬、高度復雜性以及與現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)的良好兼容性等優(yōu)勢。目前，人們對基于半導體激光器的長距離混沌保密通信進行了一系列的研究，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體激光器：半導體環(huán)形激光器(Semiconductor Ring Lasers,SRLs)。相比其它類型半導體激光器而

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提供反饋，有高集成度、小尺寸、低閾值、低功耗等獨特優(yōu)勢。特別的，SRLs可激發(fā)兩個沿相反方向傳輸?shù)哪Ｊ剑错槙r針模式和逆時針模式，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。因為受到激光器的響應帶寬限制，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驅(qū)動半導體環(huán)形激光器(Driving SRL,D-SRL)的順時針模式和逆時針模式的混沌延時特征進行抑制。然后將此混沌信號注入到一對響應半導體環(huán)形激光器(Responding SRL,R-SRLs)對應的順時針模和逆時針模中，以實現(xiàn)帶寬的增強及混沌同步。最后基于R-SRLs之間的混沌同步，實現(xiàn)高速率、雙向、雙信道的混沌保密通信。通過對D-SRL在交叉雙光反

4、饋作用下的混沌特性、以及R-SRLs在不同條件下的同步特性進行了相關(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作用下可以產(chǎn)生延時特性被良好隱藏的順時針模式和逆時針模式混沌信號；在該混沌信號的注入下，R-SRLs輸出的混沌信號帶寬可以得到明顯增強；通過設(shè)置合適注入強度值和頻率失諧值，R-SRLs之間可實現(xiàn)高質(zhì)量的等時混沌同步。最后，對系統(tǒng)的雙向、雙信道保密通信特性進行了討論。當10Gbit/s信號傳輸距離為10km時，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的順時針模式和逆時針模式產(chǎn)生復雜的混沌信號。然后將此混沌信號以光電注入的方式注入到一個R-SRL中，使D-SRL和R-SRL之間保持混沌同步，最后實現(xiàn)高速率、雙信道的保密通信。通過對D-SRL在光電反饋作用下的混沌特性、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