高速多量子阱激光器混沌保密通信系统研究

研究了外部光注入高速多量子阱激光器激光混沌全光保密通信系统,导出系统同步方程,理论证明并数值实现了系统的同步,分析了增加反馈系数以缩短同步时间且增强系统同步稳定性的方法。研究分析了多量子阱激光器混沌隐藏和混沌键控保密通信全光调制解调系统模型,数值模拟了具有正弦调制信号的调制频率0．2GHz混沌模拟保密通信和数字信号调制速率20Gb／s的混沌数字保密通信以及调制速率0．05Gb／s混沌键控保密通信的应用,系统确实具有较高的保密性能和反破译能力;分析了混沌数字信号保密通信调制带宽20Gb／s调制解调时的同步误差以及混沌键控调制速率,系统都具有非常好的调制解调特性,且在高速混沌通信中,系统解调具有相对较小的同步误差,而1Gb／s是混沌键控通信的速率上限。     

激光混沌同步和解码以及优化

进行了激光混沌模拟信号(0.1—10GHz)和数字信号(0.2和0.3Gbit/s)以及频率键控调制解调等研究，优化分析了调制信号的频率和幅度等对同步误差和解调的影响以及激光器混沌键控速率极限；分析了彻底同步和伪同步，并优化分析了系统参数失配、反馈系数对同步误差以及同步时间的影响. 关键词： 激光 混沌 同步 解码 优化     

注入半导体激光器混沌调制性能与内部相位键控编码方法研究

研究注入半导体激光混沌调制解调及其性能特性，提出外部光注入半导体激光器混沌内部相位编码方法. 小信号调制分析了系统混沌调制响应函数和解调响应函数以及解调因子，系统的调制解调响应函数以及解调因子在60MHz有一个峰值，系统在高频调制时，响应函数和解调因子明显下降. 理论推导出混沌调制解调方程，给出了小信号调制时的信息信号的解，数值分析出系统在低频有一个调制解调峰值，高频调制解调效果下降，但系统仍可以进行10⁹Hz频率调制解调. 数值模拟并证明了系统在较大的参数范围内都能实现同步，模拟了混沌调制速率200Mb/s和调制频率1.4GHz的保密通信应用. 还通过键控调制注入光的相位相移对激光混沌态进行了编码，通过同步与非同步进行混沌解码，数值模拟了具有调制速率10Mb/s的混沌相位键控编码通信应用. 关键词： 混沌 同步 激光器 相位     

系统增益对光混沌通信系统性能影响的研究

针对强注入开环结构的外腔反馈半导体激光器混沌通信系统,数值计算得到系统增益与注入系数的定量关系曲线.对比是否使用系统增益对接收系统输出进行校正两种情况下系统的解调性能,表明使用增益校正的相减解调法获得的信息更接近原始信息.通过采用不同频率的正弦信号进行调制,表明信息频率对系统增益没有影响;用不同调制方法对0.2?Gbit/s数字信号加密,结果表明系统增益与信号类型及调制方法无关. 关键词： 光混沌通信 强注入 系统增益 同步     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

量子阱激光器混沌相位控制同步以及编码研究

提出外部光注入多量子阱激光器激光混沌相位控制同步，及其混沌相位相移键控外调制ON/ON全光保密通信系统，数值模拟了在相位控制器控制下的激光混沌同步.通过连续ON/ON键控调制相位控制器调制通过相位控制器的激光相位相移，实现激光混沌相位相移键控连续调制，设置接收系统相位控制器，控制通过接收相位控制器的激光相位相移，以实现激光混沌解调.分别数值模拟了该系统调制速率01和05Gbit/s混沌相位相移ON/ON键控通信，进行了混沌ON/ON键控调制速率分析，以及系统参数失配和系统抗噪声扰动的数值分析. 关键词： 混沌 同步 通信 多量子阱激光器     

非相干光反馈与非相干光注入混沌同步通信系统仿真分析

本文对非相干光反馈与非相干光注入激光混沌同步保密通信系统进行了理论仿真研究.本系统为Pecora-Carroll混沌同步系统,基于Lang-Kobayashi速率方程,建立了发送激光器和接收激光器的理论模型.利用该模型分析了同步建立时间、同步误差,混沌键控编码/解码以及调制速率等特性.仿真结果表明系统具有很好的同步性能和保密性,混沌同步时间约为1 ns,混沌键控编码速率可达1 Gbit/s.研究结果对非相干光反馈与非相干光注入激光混沌同步保密通信系统的设计具有重要参考价值.     

激光混沌并行串联同步及其在中继器保密通信系统中的应用

研究了两个不同半导体激光器的相互耦合与其他激光器之间的混沌并行同步和多周期并行同步.提出激光并行串联复杂动力学系统与网络,给出光学光路与数学物理模型.由此提出中继器运行原则,给出了信道编码方程.成功实现了激光混沌再生与发送,分别完成了有中继器系统的两个异路混沌加密通信.这是一种新型的混沌编码网络系统,具有中继器核心技术要素,它具有多变量、高维度、多密钥以及两路不同混沌载波特点,具有高度的安全性、不易被破解等特性.其研究结果对混沌在保密通信应用、光网络和激光技术的研究具有重要的参考价值.     

基于双光反馈半导体激光器的单向开环混沌同步通信

利用双光反馈半导体激光器作为混沌发射源, 构建了一个单向开环混沌通信系统, 并对系统的通信性能进行了相关仿真研究. 研究表明: 通过合理选取系统参量, 双光反馈半导体激光器所产生的混沌载波能很好地抑制外腔延时特征; 发射激光器和接收激光器在强注入锁定下能实现很好的混沌同步, 并且同步性能对频率失谐具有很好的容忍性; 采用附加混沌调制加密方式, 500 Mbits/s的信号能够很好地隐藏于混沌载波中, 并可在接收端成功解调. 关键词： 半导体激光器 单向耦合 混沌通信     

掺铒光纤激光器反相位混沌同步及其编码

针对单模双环掺铒光纤激光器具有光耦合相互作用的非线性动力学特点,应用“交叉注入反相位双环对两环主动—被动”混沌同步方法,数值模拟实现了两组相互独立的单模单环掺铒光纤激光器激光分别和单模双环掺铒光纤激光器对应环激光混沌同步;提出并数值模拟了具有调制频率1kHz和15kHz的正弦信号的双环—两环的两路混沌隐藏编码保密通信系统,它们解码质量好,保密性能强,可以很好地应用在混沌多路保密通信中。     

All-optical chaotic MQW laser repeater for long-haul chaotic communications

We present an all-optical chaotic multi-quantum-well (MQW) laser repeater system to be used in long-haul chaotic communications. Chaotic synchronization is achieved among transmitter, repeater, and receiver. Chaotic repeater communications with a sinusoidal signal of 0.2-GHz modulation frequency and a digital signal of 0.4-Gb/s bit rate are numerically simulated, respectively. Calculation results illustrate that the signals are well decoded by the chaotic repeaters. Its bandwidth and the characteristics at much high bit rate are also analyzed. Simulation shows that the repeater can improve decoding quality, especially in higher bit rate chaotic communications.     

光纤混沌双芯双向保密通信系统研究

把量子阱激光混沌耦合反馈同步系统应用于光纤保密通信中,提出光纤混沌双芯双向保密通信设想.通过耦合外部光注入多量子阱激光混沌全光耦合反馈同步系统和光纤传输信道,建立了光纤混沌双芯双向通信系统物理模型.理论和数值证明了激光混沌同步,理论分析指出光纤中的自相位调制是限制激光混沌在光纤传输中同步的主要原因,并推导出混沌信号双芯双向传输中的非线性相移以及混沌激光功率限制和传输距离公式.数值实现了该系统在长距离二根光纤传输中的同步,详细地分析了系统同步时间随光纤传输长度的关系.模拟了调制频率06 GHz的混沌模拟通 关键词： 混沌 同步 光纤 保密通信     

Study of dual-directional high rate secure communication systems using chaotic multiple-quantum-well lasers

A scheme of synchronized injection multi-quantum-well (MQW) laser system using optical coupling-feedback is presented for performing chaotic dual-directional secure communication. The performance characterization of chaos masking is investigated theoretically, the equation of synchronization demodulation is deduced and its root is also given. Chaos masking encoding with a rate of 5\,Gbit/s and a modulation frequency of 1\,GHz, chaos modulation with a rate of 0.2\,Gbit/s and a modulation frequency of 0.2\,GHz and chaos shifting key with a rate of 0.2\,Gbit/s are numerically simulated, separately. The ratio of the signal to the absolute synchronous error and the time for achieving synchronous demodulation are analysed in detail. The results illustrate that the system has stronger privacy and good performances so that it can be applied in chaotic dual-directional high rate secure communications.     

Small-Signal Analysis of Performance Characterization of Chaotic Masking Decoding in Injected Semiconductor Lasers

Performance characterization of chaotic masking encoding and decoding is studied in synchronization injected semiconductor lasers under condition of injected-feedback. The modulation response function of chaotic masking encoding and its response factor are theoretically deduced and analysed by small-signal analysis. It is numerically demonstrated that there are peak values between 1.52 GHz and 3.18 GHz when the injection coefficient is between 0.2 and 0.8. The chaotic synchronization error equation is theoretically deduced and its root is given by small- signal analysis under condition of chaotic masking encoding. The chaotic decoding formula is also theoretically demonstrated. There are the least dale values of synchronization errors between the modulation frequencies of 0.79GHz and 1.91 GHz when the injection coefficient is between 0.1 and 0.8 in numerical simulation. The numerical result is well consistent with the theoretical demonstration.     

面向全光物理随机数发生器的混沌实时光采样研究

基于混沌激光实现全光物理随机数发生器的物理基础是完成对混沌光信号的高速实时全光采样. 本文利用偏振无关的SOA构建出TOAD全光采样门, 以光反馈半导体激光器产生混沌激光, 对混沌激光的全光采样可行性进行了原理性实验论证, 实现了对光反馈半导体激光器产生的6.4 GHz带宽的混沌激光5 GSa/s的实时、高保真全光采样. 进一步研究显示, 光采样周期与外腔反馈时间成比例与否对混沌信号弱周期性的抑制水平影响显著. 当两者不成比例时, 可有效消除原始混沌信号的弱周期性, 有利于高质量物理随机数的产生.     

Enhancement of chaotic carrier bandwidth in laser diode transmitter utilizing external light injection

Semiconductor laser with optical feedback emitting chaotic optical signal can be treated as chaotic carrier transmitter. Based on laser rate equations, we numerically study the effect of external injection light on the bandwidth of chaotic carrier transmitter. Our numerical simulation shows that the bandwidth of the chaotic carrier transmitter can be enhanced significantly by external photons injection. Compared with the 2 GHz relaxation oscillation frequency of a solitary laser diode without optical injection, the bandwidth of a chaotic carrier transmitter is expanded to 14.5 GHz with injection parameter at k_inj = 0.39. Simulation results also demonstrate that the enhanced bandwidth depends obviously on the frequency detuning between the external injection laser diode and the chaotic carrier transmitter. The maximum bandwidth of the chaotic transmitter can be obtained when the frequency of the injected light is higher than the central frequency of the carrier transmitter between 2 GHz and 4 GHz.