大幅度增加弛豫振荡频率来实现毫米级外腔半导体激光器的外腔机制转换

混沌外腔半导体激光器输出明显存在弛豫振荡特征,弛豫振荡频率小于外腔振荡频率时,外腔半导体激光器输出态是短腔机制;反之,外腔半导体激光器输出态是长腔机制.首先对比分析了弛豫振荡频率为5.6 GHz,腔长对频谱有效带宽的影响.然后同时调节注入电流和载流子寿命来大幅度地增加弛豫振荡频率.最后在弛豫振荡频率为40 GHz、腔长为毫米级(4—20 mm)时,实现由短腔机制到长腔机制的转换,进而分析了外腔反馈率和外腔长对外腔半导体激光器频谱带宽的影响.分析结果表明:短腔机制下,输出混沌态不稳定,0.1 mm的偏差就会导致混沌态与非混沌态之间的转化;长腔机制下,输出混沌态稳定,输出混沌区域较大,证明长腔机制下更有益于获得宽带连续的混沌区域.在弛豫振荡频率为40 GHz、外腔长度为毫米级时,实现了外腔半导体激光器的长腔机制,从而增大了高带宽混沌的参数空间.     

一种混沌伪随机序列复杂度分析法

分析了已有的序列线性复杂度分析方法，提出了用近似熵算法计算混沌运动的测度熵，作为衡量混沌伪随机序列复杂度的标准.理论研究表明，利用较短的观察序列，该方法能够准确地反映混沌系统和混沌伪随机序列复杂度的大小，可以作为判断利用混沌系统产生的伪随机序列的复杂度准则.实验结果表明该方法的有效性和理论结果的正确性. 关键词： 混沌 伪随机序列 熵     

TD-ERCS离散混沌伪随机序列的复杂性分析

采用相空间直接观察法和行为复杂性算法,系统地分析了新型TD-ERCS离散混沌系统产生的伪随机序列的复杂性,得出了其复杂性变化规律.在Kolmogorov复杂性基础上,应用经典的Limpel-Ziv算法,ApEn算法和PE算法,从一维时间序列到多维相空间重构两方面计算了TD-ERCS离散混沌伪随机序列的复杂度大小.计算结果表明,TD-ERCS系统的行为复杂性高,而且该系统的复杂性大小随系统参数改变的变化范围小,是一个复杂性非常稳定的全域性离散混沌系统,其产生的混沌伪随机序列适合于信息加密或扩频通信. 关键词： 混沌 混沌伪随机序列 TD-ERCS系统 复杂度     

将混沌序列变换成均匀伪随机序列的普适算法

提出了一种将混沌序列变换成均匀伪随机序列的普适算法.这种算法基于计算机浮点数表示的bit位操作,不针对任何具体对象,可将任意连续或分段连续分布的实型随机变量转换成均匀分布的随机变量.理论分析表明,这种算法源于实型随机变量中普遍存在着的沿bit位以指数规律增强的均匀化趋势.任何实型的混沌序列,不论来自混沌映射系统还是混沌微分动力系统,都可以在同一个标准算法下变换成均匀分布的伪随机序列,因而是混沌伪随机数发生器标准化模块设计和硬件实现的关键技术基础. 关键词： 混沌 伪随机序列 均匀分布函数     

混沌伪随机序列复杂度分析的符号动力学方法

通过将混沌伪随机序列看成一个符号序列，提出了用符号动力学的 方法来分析混沌伪随机序列的复杂度.以Logistic映射和耦合映射格子系统产生的混沌伪随 机序列为例，说明了该方法的应用，并将计算结果与近似熵ApEn法的计算结果作了比较.结 果表明，该方法可以有效地判断出不同的混沌伪随机序列的复杂程度，而且比近似熵法更为 优越. 关键词： 混沌 伪随机序列 符号动力学 熵     

反馈强度对外腔反馈半导体激光器混沌熵源生成的随机数序列性能的影响

外腔反馈半导体激光器在合适的反馈强度下将呈现混沌态, 其输出的激光混沌信号可作为物理熵源获取物理随机数序列. 着重研究了外腔反馈强度对最后获取的二元码序列的随机性的影响. 数值仿真结果表明, 随着反馈强度的增加, 外腔反馈半导体激光器输出的混沌信号的延时时间特征峰值呈现先逐渐减小再逐渐增大的过程, 而对应的排列熵特征值呈现先增大、后缓慢降低的过程, 即存在一个优化的反馈强度可使输出的混沌信号的延时特征得到有效抑制且复杂度高. 利用NIST Special Publication 800-22软件对基于不同反馈强度下外腔半导体激光器输出的混沌信号所产生的二元码序列的随机性进行了相关测试, 并讨论了反馈强度的大小对测试结果的影响.     

单模非线性光学系统的弛豫速率与随机共振

应用变分法研究了一个单模非线性光学系统的弛豫速率对噪声强度的依赖性，并由线性响应理论考察了该系统的随机共振行为.研究结果表明当系统没有偏置时，单稳与多稳情形下的松弛速率对噪声强度的依赖性表现出很大的不同.揭示了对称的一维单稳系统中的随机共振现象，并针对一维单稳系统中随机共振存在的一般条件进行了分析. 关键词： 弛豫速率 随机共振 变分法 线性响应理论     

混沌伪随机序列的复杂度的稳定性研究

增强统计复杂度能反映混沌伪随机序列的随机本质,在此基础上提出了k错增强统计复杂度的定义,用来衡量混沌伪随机序列复杂度的稳定性,并证明了其两个基本特性.以Logistic,Henon,Cubic,Chebyshev和Tent映射产生的混沌伪随机序列为例,说明了该方法的应用.仿真结果表明,该方法能区分不同混沌伪随机序列的稳定性,是一种衡量混沌序列稳定性的有效方法. 关键词： 稳定性 k错增强统计复杂度')" href="#">k错增强统计复杂度 混沌 伪随机序列     

基于混沌激光产生1 Gbit/s的随机数

利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数发生器的物理熵源,通过8位 ADC将熵源信息转化为二进制码,并经后续差分运算处理改善其随机性,最终获得了1 Gbit/s的随机数.所产生的随机数通过了NIST Special Publication 800-22的全部测试项. 关键词： 混沌激光 随机数发生器 半导体激光器 模数转换     

一种确定混沌伪随机序列复杂度的模糊关系熵测度

将模糊关系的概念引入混沌伪随机序列复杂度的测度方法之中,提出了一种新的混沌伪随机序列复杂度测度方法——模糊关系熵(fuzzy relationship entropy,简记为F-REn)测度方法,并推导了F-REn的两个基本性质.仿真结果表明,该测度方法能够有效测度混沌伪随机序列的复杂度,与近似熵(ApEn)测度方法和符号熵测度方法相比,F-REn测度具有更加好的对序列符号空间的适用性、更加小的对测量维度的敏感性和更加强的对分辨率参数的鲁棒性. 关键词： 混沌伪随机序列 模糊理论 复杂度     

微波管中离子张弛振荡的混沌现象

微波管中离子张弛振荡引起的噪声对其工作性能有很大影响，已成为微波管领域研究的焦点之一.用包络方程描述电子束特性，用离散的宏粒子模型描述离子特性，在此基础上编写了一维粒子模拟程序，对行波管与速调管模拟，得到张弛振荡的时间序列；将振荡看作是一个复杂非线性动力学系统的响应，分析了离子张弛振荡时间序列的功率谱、重构相图及Lyapunov指数，指出离子张弛振荡具有混沌性质，为研究离子张弛振荡的控制与带有离子振荡噪声信号的处理提供了参考. 关键词： 张弛振荡 粒子模拟 微波管 混沌     

Enhancing the relaxation oscillation frequency of a chaotic semiconductor laser transmitter using optical dual-feedback light

A method to enhance the relaxation oscillation frequency and carrier bandwidth of a delayed feedback semiconductor laser transmitter is presented using additive optical feedback light. A formula for frequency detuning of the optical dual-feedback is developed to demonstrate that frequency detuning is added with the additive optical feedback light level. The function of the relaxation oscillation frequency of the chaotic laser is theoretically determined to show that it can be broadened by including the delay time and feedback level. Numerical results demonstrate that the bandwidth with the additive optical feedback light can be enhanced 1.7 times more than the bandwidth without it and the relaxation oscillation frequency of the chaotic laser is increased to 1.8 times more than that of the laser without it. The current can enhance the relaxation oscillation frequency and bandwidth of the transmitter more efficiently.     

Parameter analysis of chaotic superlattice true random number source

Superlattices in chaotic state can be used as a key part of a true random number generator. The chaotic characteristics of the signal generated in the superlattice are mostly affected by the parameters of the superlattice and the applied voltage,while the latter is easier to adjust. In this paper, the model of the superlattice is first established. Then, based on this model,the chaotic characteristics of the generated signal are studied under different voltages. The results demonstrate that the onset of chaos in the superlattice is typically accompanied by the mergence of multistability, and there are voltage intervals in each of which the generated signal is chaotic.     

外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析

利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数熵源,详细研究了混沌源外腔长度对500Mbit/s随机数特性的影响.研究表明:在单路混沌源情况下,外腔反馈引起的谐振会使产生的随机序列具有弱周期性,且当外腔反馈时间与采样时间的比值为整数时,产生序列的随机性最差,仅能通过NIST统计测试2,3项;在两路混沌源情况下,当混沌源的外腔长不相等且不成比例时,通过两路异或处理可消除由外腔反馈引起的弱周期性,产生的随机序列能够通过NIST的全部统计测试项.     

线宽增强因子对光反馈半导体激光器混沌信号生成随机数性能的影响

基于光反馈半导体激光器产生的宽带混沌信号作为物理熵源生成物理随机数已得到广泛研究.线宽增强因子的存在会导致半导体激光器出现大量不稳定动态特性,因此,本文着重研究半导体激光器的线宽增强因子对生成随机数性能的影响.数值仿真结果表明:随着线宽增强因子的增加,光反馈半导体激光器输出混沌信号的延时峰值逐渐减小、最大李雅普诺夫指数逐渐增大.基于不同线宽增强因子下产生的混沌信号提取随机数,并利用NIST SP 800-22软件对生成随机数的性能进行测试.测试结果表明,选取线宽增强因子较大的半导体激光器产生混沌信号作为物理熵源易于生成性能良好的随机数.     

利用混沌激光多位量化实时产生14 Gb/s的物理随机数

提出了一种基于混沌激光多位量化的高速物理随机数实时产生方法.利用外腔反馈混沌半导体激光器作为物理熵源,通过时钟速率为7 GHz的多位模数转换器对其采样量化,生成6位有效位的二进制随机比特,然后利用现场可编程软件抽取低2位有效位的随机序列并进行自延迟异或处理,获得了实时速率为14 Gb/s的物理随机数.该随机数具有良好的统计随机性,可成功通过随机数行业测试标准(NIST SP 800-22).     

Willis环脑动脉瘤系统的混沌分析及随机相位控制

研究了Willis环脑动脉瘤系统各参量对系统的影响.计算了含有随机相位的Willis环脑动脉瘤系统的Lyapunov指数,分析了随机相位和不同噪声强度对Willis环脑动脉瘤系统的影响.对相图、Poincaré截面的分析表明,可以利用随机相位对Willis环脑动脉瘤系统进行控制.