基于光纖信道的光混沌通信(畢業(yè)論文)-文庫(kù)吧資料
2025-06-28 22:50本頁(yè)面
【正文】 光源，故基于半導(dǎo)體激光器的混沌保密通信很快成為研究熱點(diǎn)。1994年，Colet等首先討論了兩個(gè)固體激光器實(shí)現(xiàn)混沌同步的可能性，從此，以光信號(hào)為混沌載波的混沌激光通信的研究開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。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(jìn)一步增強(qiáng)保密能力。然而，混沌激光信號(hào)以其寬帶頻譜和類(lèi)似噪聲的特性非常適于保密通信領(lǐng)域的應(yīng)用。當(dāng)前實(shí)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(jì)算機(jī)運(yùn)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。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(rèn)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(huì)對(duì)使用者造成很大的損失。優(yōu)良的相干性是激光器一個(gè)顯著的特性，而激光器輸出的沌激光卻有低的干性。從而混沌激光天生具備隱蔽性。其相圖為混沌吸引子，表明混沌激光過(guò)程是遍歷混沌吸引子所包含狀態(tài)的偽隨機(jī)過(guò)程，見(jiàn)圖2(b)。產(chǎn)生的混沌激光的特性如圖2所示。而一般在實(shí)驗(yàn)和理論分析中，主要針對(duì)平面鏡反饋來(lái)進(jìn)行描述，如圖1(b)所示。光反饋產(chǎn)生混沌就是在半導(dǎo)體激光器的外部，通過(guò)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。圖1(a)為外部光注入產(chǎn)生混沌的方式，將主激光器輸出的相干光場(chǎng)注入到從激光器。半導(dǎo)體激光器屬于B類(lèi)激光器，要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的混沌輸出需要增加一個(gè)自由度。其中,E(z,t)是激光場(chǎng)慢變振幅,z是場(chǎng)傳輸?shù)木嚯x,α是光纖損耗系數(shù),γ是光纖的非線性Kerr效應(yīng)常數(shù),ββ3分別為光纖二階色散(GVD)和三階色散(TOD)常數(shù),T是在以信號(hào)脈沖群速度運(yùn)動(dòng)的參照系中的時(shí)間變量?！鬏斝诺涝诨诠饫w的光混沌通信系統(tǒng)中,信號(hào)在光纖信道中傳輸。沒(méi)有下標(biāo)的參數(shù)說(shuō)明發(fā)射和接收DFBLD取相同的值。對(duì)于發(fā)射和接收DFBLD,其速率方程可由LangKobayashi方程給出:右圖 基于光反饋DFBLD閉環(huán)光纖混純保密通信系統(tǒng)模型。發(fā)射激光器的激光場(chǎng)通過(guò)光纖傳輸后,經(jīng)過(guò)一放大器注入到接收激光器中,驅(qū)動(dòng)它與發(fā)射激光器同步?！“l(fā)射和接收系統(tǒng)基于光反饋DFBLD閉環(huán)光纖混沌保密通信系統(tǒng)模型如圖1所示。當(dāng)5的角度改變?chǔ)?，?輸出的激光角度改變2θ，由于5和8分別裝在4光具座的前面板的兩側(cè)，因此改變5角度時(shí)5和8始終平行，因此激光經(jīng)過(guò)8之后改變的角度為2θ，兩者正好抵消，所以在輸出的方向不變。為了使激光器連續(xù)調(diào)諧范圍盡可能大，光柵平面的轉(zhuǎn)軸應(yīng)位于光柵與激光管平面的交線處，使腔長(zhǎng)變化與角度變化盡量保持同步。激光頻率（波長(zhǎng)）的調(diào)節(jié)需要通過(guò)調(diào)節(jié)5的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們采用在U100P的前面板的一側(cè)安裝一個(gè)鋁板6，然后將5固定在6上的方法實(shí)現(xiàn)。為了保證激光器結(jié)構(gòu)的緊湊，將黃銅底板安裝在Newport公司購(gòu)買(mǎi)的型號(hào)為U100P光具座4上。之后將2安裝到一個(gè)黃銅加工的底板3上。為了溫控的需要，將該筒子1裝在用黃銅加工的另一筒子2中。激光頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。 主體由激光頭外殼、激光管與準(zhǔn)直鏡支架以及光柵支架組成。 將所有的光學(xué)組件：激光二極管、準(zhǔn)直鏡和光柵全部固定在一個(gè)商用的鏡架上。而衍射光柵和入射光的夾角又直接決定了激光的輸出頻率，因此衍射光柵又起到了選模的作用。衍射光柵產(chǎn)生的1級(jí)光反饋回激光二極管實(shí)現(xiàn)光反饋。這在激光光譜學(xué)研究中是不夠的。和其他類(lèi)型的激光器相比，半導(dǎo)體激光器由于波長(zhǎng)范圍寬，制作簡(jiǎn)單、成本低、易于大量生產(chǎn)，并且具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在光通訊、光譜分析和光信息處理等產(chǎn)業(yè)以及技術(shù)、醫(yī)療、生命科學(xué)、軍事等基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面有著廣泛的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程保密通信,人們又提出了基于光纖的光混沌通信系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)的工作特性進(jìn)行了一些初步的研究。半導(dǎo)體激光器通過(guò)光注入,光電反饋,電光反饋,和光反饋可以產(chǎn)生混沌載波〔38〕。1990年，Ott等相繼提出了混沌控制和混沌同步的概念，啟示人們混沌激光可能有著重要的應(yīng)用。在早期的研究中，側(cè)重于研究如何抑制光反饋或外光注入激光器的噪聲和不穩(wěn)定輸出，以保持激光器的穩(wěn)態(tài)工作?？梢哉f(shuō)，光反饋在激光器應(yīng)用中是不可避免的，換言之，激光器的不穩(wěn)定性是一個(gè)普遍現(xiàn)象。A類(lèi)和B類(lèi)激光器在外界動(dòng)下(即引入一個(gè)自由
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