專利名稱：一種能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器、激光混沌領(lǐng)域，尤其是能隱藏混沌時延的混沌信號產(chǎn)生技術(shù)。
背景技術(shù)：
垂直腔面發(fā)射激光器是激光混沌保密通信系統(tǒng)的及其具有競爭力的混沌光源之一。目前，混沌時間序列分析技術(shù)日趨完善，對于常規(guī)的激光混沌載波信號，若竊聽者能準(zhǔn)確得到混沌信號的反饋時延特征，則可以通過相空間重構(gòu)等時間序列分析技術(shù)對混沌信號進(jìn)行重構(gòu)，從而降低了通信系統(tǒng)的安全性，因此，產(chǎn)生能夠隱藏反饋時延特征的激光混沌載波信號成為一個極有吸引力的研究熱點。就目前的研究進(jìn)展而言，主要是通過減小反饋強(qiáng)度，或者利用雙反饋，以及調(diào)節(jié)反饋時延與弛豫震蕩周期的關(guān)系，來隱藏激光混沌信號的反饋時延。需要得指出的是當(dāng)反饋強(qiáng)度較小時，盡管能隱藏激光混沌載波信號的時延特征，但是激光混沌信號的復(fù)雜度又會降低，從另一方面又威脅了混沌同步通信系統(tǒng)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種在較大反饋條件下也能實現(xiàn)隱藏反饋時延的激光混沌信號產(chǎn)生裝置。本發(fā)明的目的是通過如下手段來實現(xiàn)的。一種能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器的輸出信號經(jīng)過由分束器A、分束器B、可調(diào)偏振片、平面鏡A、中性密度濾波器、平面鏡B、光隔離器構(gòu)成的環(huán)形反饋腔，通過合理調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度以及可調(diào)偏振片的角度，控制得到能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號輸出；處理步驟包括 由含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的輸出信號，先后經(jīng)過分束器A和分束器B，經(jīng)過分束器B后的兩束光，其中一束傳送到光電探測，另外一束進(jìn)入到達(dá)可調(diào)偏振片，通過偏振片后，該光束兩個線性偏振態(tài)透射的光功率發(fā)生改變，然后先后經(jīng)過平面鏡 A使得光路發(fā)生改變，再經(jīng)過中性密度濾波器改變光強(qiáng)度，然后再經(jīng)過平面鏡B后再次改變光路，經(jīng)過光隔離器后再次回到分束器A，反饋回垂直腔面發(fā)射激光器。經(jīng)過以上設(shè)計后，通過合理地調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度及可調(diào)偏振片的角度，并采用自相關(guān)函數(shù)法對激光器輸出混沌信號進(jìn)行分析，在反饋時延附近沒有明顯極值出現(xiàn)。只要合理地調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度，使得垂直腔面發(fā)射激光器輸出混沌信號，然后，在調(diào)節(jié)可調(diào)偏振片的角度， 即能實現(xiàn)即使在較大反饋強(qiáng)度條件下的時延特征隱藏。本發(fā)明裝置具有如下優(yōu)點在不降低反饋強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，生成的激光混沌信號能夠隱藏其反饋延時特征，增強(qiáng)了基于垂直腔面發(fā)射激光器的混沌同步通信系統(tǒng)的安全性。


如下圖1.本發(fā)明裝置的系統(tǒng)框圖。
圖2.可調(diào)偏振片的角度為θρ = 0°時激光器輸出信號時序圖。圖3.可調(diào)偏振片的角度為θρ = 0°時激光器輸出信號自相關(guān)函數(shù)圖。圖4.可調(diào)偏振片的角度為θρ = 90°時激光器輸出信號自相關(guān)函數(shù)圖。圖5.可調(diào)偏振片的角度為eD = 40°時激光器輸出信號自相關(guān)函數(shù)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明裝置由一個含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器，兩個分束器，一個可調(diào)偏振片，兩個平面鏡，一個中性密度濾波器，一個光隔離器，和一個光電探測器構(gòu)成。在圖1中，垂直腔面發(fā)射激光器的工作波長為λ = 850nm，工作電流為1. 5倍的閾值電流，輸出信號的兩個線偏振模式分別定義為XP，YP，強(qiáng)度可表示為Ix,y= |Ex,y(t) I2， 輸出信號的總強(qiáng)度為It = |Ex(t) |2+|Ey(t) I2，其中Ex (t)代表XP的幅度，Ey (t)代表YP的幅度。我們假定當(dāng)可調(diào)偏振片的能讓全部的XP光通過而YP的光完全無法通過時的角度為 θρ = 0°，相反，若只有YP光能全部通過而XP光無法通過時，可調(diào)偏振片的角度定義為θρ =90°，而該角度可在θρ = 0°到θρ = 90°之間任意可調(diào)。假定可調(diào)偏振片的角度設(shè)置為任一 θ ρ，則垂直腔面發(fā)射激光器的輸出信號環(huán)形反饋腔后注入到兩個偏振模式的光分量在數(shù)學(xué)上可以表示為Exf = [Ex (t" τ ) cos ( θ p) +Ey (t-τ ) sin ( θ p) ] cos ( θ p) (1)Exf = [Ex (t- τ ) cos ( θ p) +Ey (t- τ ) sin ( θ p) ] sin ( θ p) (2)其中，τ代表反饋延時。自相關(guān)函數(shù)分析法是用于分析混沌信號時間延遲特性的常用方法之一，對于垂直腔面發(fā)射激光器輸出的混沌信號進(jìn)行自相關(guān)分析，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下
< [IT(t+AQ- <IT(t+At) >][IT(ty < IT(t) >] >Ct(AZ)= 了’ (3)
yj< [IT(t+At)- <IT(t + At) >] χ [IT(t)~ < IT(t) >] >其中<·>表示求平均值。如果在自相關(guān)函數(shù)中，在反饋時延τ =3ns附近存在明顯的極值，則說明無法隱藏時延特征。相反，如果在時延附近沒有明顯地峰值，那么反饋時延特征就得到了很好的隱藏。下面以反饋強(qiáng)度選擇為Y = ΙΟη Γ1，反饋延時為τ = 3ns為參量，改變可調(diào)偏振片的角度，舉例分析不同可調(diào)偏振片的角度對輸出混沌信號時間延遲隱藏特征的影響。如圖2所示，當(dāng)θρ = 0°時，即常規(guī)的XP反饋，輸出信號為混沌信號。通過對該信號做自相關(guān)分析，從圖3可以看出，由于反饋強(qiáng)度值較大，在反饋延時τ =3ns附近存在明顯的極大值，因而可以從時間序列中準(zhǔn)確地提取出反饋時延特征，不利于激光混沌通信系統(tǒng)的安全性。而當(dāng)θρ = 90°，即常規(guī)的YP反饋，從圖4中可以看出，這種反饋也無法隱藏反饋時延特征。但是，當(dāng)我們合適地調(diào)節(jié)可調(diào)偏振片的角度在θρ = 40°時，從圖5可以看出，自相關(guān)函數(shù)在τ = 3ns附近不存在峰值，很好地隱藏了反饋時延特征。也就是說，只要合理地選擇可調(diào)偏振片的角度，即使在較大的反饋強(qiáng)度條件下，也能實現(xiàn)混沌信號反饋時延特征的隱藏。綜合以上陳述，本發(fā)明具有如下特征1).在垂直腔面發(fā)射激光器的環(huán)形反饋腔
4中引入了可調(diào)偏振片；2).通過調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度和可調(diào)偏振片的角度，即使在較大反饋強(qiáng)度條件下，也可實現(xiàn)激光混沌信號的時延特征的隱藏，有利于提高基于垂直腔面發(fā)射激光器的混沌通信系統(tǒng)的安全性。 以上所陳述的僅僅是本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明裝置實質(zhì)的前提下，在實際實施中可以做出若干更改(比如改變注入電流的大小，改變反饋強(qiáng)度，改變反饋延時)也應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，垂直腔面發(fā)射激光器的輸出信號經(jīng)過由分束器A、分束器B、可調(diào)偏振片、平面鏡A、中性密度濾波器、平面鏡 B、光隔離器構(gòu)成的環(huán)形反饋腔，通過合理調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度以及可調(diào)偏振片的角度，控制得到能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號輸出；處理步驟包括由垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的輸出信號，先后經(jīng)過分束器A和分束器B，經(jīng)過分束器B后的兩束光，其中一束傳送到光電探測，另外一束進(jìn)入到達(dá)可調(diào)偏振片，通過偏振片后，該光束兩個線性偏振態(tài)透射的光功率發(fā)生改變，然后先后經(jīng)過平面鏡A使得光路發(fā)生改變，再經(jīng)過中性密度濾波器改變光強(qiáng)度，然后再經(jīng)過平面鏡B后再次改變光路，經(jīng)過光隔離器后再次回到分束器A，反饋回垂直腔面發(fā)射激光器。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述之能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，在由分束器A、分束器B、平面鏡A、中性密度濾波器、平面鏡B、光隔離器構(gòu)成的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器的環(huán)形反饋腔中分束器B和平面鏡A之間設(shè)置一可調(diào)偏振片。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述之能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述激光器為含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器。
4.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述之能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述可調(diào)偏振片的角度范圍為0°到90°之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能隱藏反饋時延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置。通過在垂直腔面發(fā)射激光器的環(huán)形反饋腔中引入可調(diào)偏振片，即使在較大反饋強(qiáng)度下，只要合理地調(diào)節(jié)可調(diào)偏振片的角度，也能成功地隱藏激光混沌信號的反饋時延特征。本發(fā)明裝置在保證了產(chǎn)生激光混沌信號的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了在較大反饋強(qiáng)度下的混沌載波的時延隱藏特性，增強(qiáng)了基于垂直腔面發(fā)射激光器的混沌通信系統(tǒng)的安全性。
文檔編號H04L9/00GK102347590SQ20111023684
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者朱宏娜, 江寧, 潘煒, 項水英 申請人:西南交通大學(xué)