基于光纖信道的光混沌通信(畢業(yè)論文)(編輯修改稿)
2025-07-19 22:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方式，將主激光器輸出的相干光場注入到從激光器。通過控制注入光強度、相位以及主從激光器的頻率失諧，從激光器能夠輸出穩(wěn)定的混沌態(tài)。光反饋產(chǎn)生混沌就是在半導體激光器的外部，通過放置反饋器件使得激光器的部分輸出返回到激光器而產(chǎn)生混沌。外部反饋可以是相干光的反饋或是非相干光反饋，可以是單反饋或是雙反饋，可以是一般的平面鏡反饋或是光柵濾光反饋。而一般在實驗和理論分析中，主要針對平面鏡反饋來進行描述，如圖1(b)所示。光電反饋是指半導體激光器輸出的光信號用高速光電探測器轉(zhuǎn)化為電信號，并采用適當?shù)碾娐愤M行處理(延時、帶通濾波、放大)等，再與激光器的偏置進行疊加反饋到激光器中，控制半導體激光器產(chǎn)生混沌的方式，如圖1(c)所示。產(chǎn)生的混沌激光的特性如圖2所示。在時域上具有類似噪聲的隨機變化，如圖2(a)所示。其相圖為混沌吸引子，表明混沌激光過程是遍歷混沌吸引子所包含狀態(tài)的偽隨機過程，見圖2(b)。頻域上對應(yīng)的頻譜具有平坦、寬帶的特性，如圖2(c)所示。從而混沌激光天生具備隱蔽性?；煦缂す獾淖韵嚓P(guān)曲線還具有類似于d函數(shù)的線形，如圖2(d)所示，可用于抗干擾測量信號。優(yōu)良的相干性是激光器一個顯著的特性，而激光器輸出的沌激光卻有低的干性。由于混沌激光的特性逐漸被掌握，混沌激光日益顯示出在以下幾個方面的重要應(yīng)用。4混沌保密通信隨著電子商務(wù)和金融證券網(wǎng)上交易的普及，用戶的密碼、身份認證和交易信息等極其重要的私人信息，一旦被非法入侵者竊取，就會對使用者造成很大的損失。因此，保密通信在金融、商業(yè)等領(lǐng)域有著極為重要而廣泛的應(yīng)用前景。當前實現(xiàn)保密通信的主要手段是采用數(shù)字加密技術(shù)———公眾密鑰(public keys)，這是一種軟件加密技術(shù)，隨著計算機運算能力的不斷提高，軟件加密技術(shù)在理論上必然存在解碼的可能。量子通信可以最終解決密鑰分配問題，但目前亟待解決傳輸速率低和實用化技術(shù)障礙兩大瓶頸。然而，混沌激光信號以其寬帶頻譜和類似噪聲的特性非常適于保密通信領(lǐng)域的應(yīng)用。與現(xiàn)行的數(shù)字加密技術(shù)相比，混沌保密通信是依靠物理層面上的硬件加密，只有當接收者具有與發(fā)射機參數(shù)匹配的接收機時，才能接收到信息，否則，接收者(竊聽者)只能收到類似噪聲的混沌信號。特別是，混沌通信中的硬件加密技術(shù)可以與現(xiàn)有的軟件加密及量子編碼技術(shù)兼容，進一步增強保密能力。近十幾年來，人們對混沌激光保密通信進行了大量的研究。1994年，Colet等首先討論了兩個固體激光器實現(xiàn)混沌同步的可能性，從此，以光信號為混沌載波的混沌激光通信的研究開始發(fā)展起來。1996年，Mirasso等提出半導體激光器可實現(xiàn)混沌同步。由于半導體激光器是目前光通信系統(tǒng)的主要光源，故基于半導體激光器的混沌保密通信很快成為研究熱點。1998年，Van Wiggeren等在《science》上報道了用兩個光纖激光器實現(xiàn)混沌保密通信的研究。2000年，分析了半導體激光器參數(shù)失配、激光相位等因素對同步的影響。同年， kHz方波信息的解調(diào)。2001年，歐盟第五屆科技框架計劃設(shè)立了“利用半導體激光器實現(xiàn)光學混沌通信”(Optical Chaos CommunicationsUsing LaserDiodes Transmitters，簡稱OCCULT計劃)研究專題，由英、法、德、意、西班牙、希臘和瑞士七個國家共八個組織共同研究。2002年，Kusumoto等用兩個780 GHz正弦信號的混沌保密通信。同年，從而讓人們對半導體激光器混沌系統(tǒng)有了比較全面的認識。2004年。Matsuura等實現(xiàn)了混沌保密通信中的波分復(fù)用。2005年11月，歐洲OCCULT項目的研究小組在希臘雅典城利用總長為120 km的商用光通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸速率為1 Gb/s，誤碼率為107的混沌保密通信。同年，意大利的研究者AnnovazziLodi等[4～7]則實現(xiàn)了電視視頻信號的混沌保密通信。2006年歐盟第六屆科技框架計劃啟動了畢加索(Photonic Integrated Components Applied to Secure chao Sencoded Optical munications systems，PICASSO)計劃，重點對混沌通信系統(tǒng)中的有源和無源器件進行研制，旨在提供可實現(xiàn)波分復(fù)用的混沌保密通信系統(tǒng)。同年。2007年，臺灣清華大學林凡異博士等理論研究了
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