本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置與方法。

背景技術(shù)：

保密通信技術(shù)在涉及國家安全、社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和文化建設(shè)等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，一直是世界各國競相關(guān)注的研究熱點(diǎn)問題。目前，傳統(tǒng)的保密通信技術(shù)因現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展而受到前所未有的挑戰(zhàn)，這導(dǎo)致了量子保密通信、混沌保密通信等一些新型保密通信技術(shù)的出現(xiàn)。量子保密通信技術(shù)近年來已經(jīng)取得了重大的突破，超過400公里抵御量子黑客攻擊的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，然而高質(zhì)量單光子源獲取技術(shù)、單光子探測器的量子效率、系統(tǒng)穩(wěn)定性及成本等問題嚴(yán)重限制了該技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用?；煦绫Ｃ芡ㄐ偶夹g(shù)是近二十年發(fā)展起來的另一種新型的信息安全保密通信技術(shù)，這種保密通信技術(shù)主要基于混沌信號具有的遍歷性、非周期、連續(xù)寬帶頻譜、類噪聲等特性，其基本思想是利用混沌信號作為載波，將傳輸信號隱藏在混沌載波中，或者通過符號動力學(xué)分析賦予不同的波形以不同的信息序列，在接收端利用混沌的屬性或同步特性解調(diào)出所傳輸?shù)男畔?，它可?shí)現(xiàn)信息的物理層加密，因而在信息安全領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

自1990年P(guān)ecora和Carroll發(fā)現(xiàn)混沌系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臈l件下可以實(shí)現(xiàn)同步之后，利用混沌和混沌同步實(shí)現(xiàn)保密通信已經(jīng)成為近年來保密通信技術(shù)的研究熱點(diǎn)。目前，混沌和混沌同步系統(tǒng)已從最初的電路實(shí)現(xiàn)發(fā)展到目前的激光器實(shí)現(xiàn)。其中，半導(dǎo)體激光器(SLs)由于具有在光反饋、光電反饋以及光注入等外部擾動下容易實(shí)現(xiàn)混沌光輸出、成本低、易于封裝且與現(xiàn)代光通信系統(tǒng)兼容等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而成為激光混沌保密通信系統(tǒng)中載波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的首選器件。美國、歐盟等相繼設(shè)立專項(xiàng)項(xiàng)目在基于SLs的激光混沌及其應(yīng)用方面開展了大量的工作并取得了一些進(jìn)展，特別的是，Argyris等于2005年在希臘雅典利用120km的商用光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了傳輸速率為1Gbits/s、誤碼率為10^-7的激光混沌通信現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí)，國內(nèi)的多個(gè)課題組也在激光混沌及其調(diào)控、同步和通信等方面開展了一系列卓有成效的研究?，F(xiàn)有的基于SLs的光混沌保密通信研究結(jié)果，特別是希臘雅典城現(xiàn)場試驗(yàn)的成功已經(jīng)充分證明了高速光混沌保密通信在未來信息安全領(lǐng)域的可行性及其重要性，然而，與現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)的融合是光混沌保密通信的實(shí)用化進(jìn)程需要首先考慮且必須解決的關(guān)鍵問題。

現(xiàn)有的光纖通信網(wǎng)絡(luò)布局已經(jīng)遍及各個(gè)領(lǐng)域，且隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對互聯(lián)網(wǎng)的依賴與日俱增，高速大容量光通信網(wǎng)絡(luò)成為了通信網(wǎng)絡(luò)的必然發(fā)展趨勢。近年來，光纖正從骨干城域傳輸管道向家庭接入管道末梢伸展，解決信息高速公路“最后一公里”難題已經(jīng)被提上日程，光纖到戶(FTTH)成為了目前光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)亟需解決的問題。目前，F(xiàn)TTH采用比較成熟的時(shí)分無源光網(wǎng)絡(luò)(TDM-PON)技術(shù)。然而，與時(shí)分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(TDM-PON)相比，波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)具有較高的全業(yè)務(wù)承載能力和用戶獨(dú)享波長帶寬等優(yōu)點(diǎn)，因而能保證每個(gè)用戶的高帶寬和質(zhì)量服務(wù)，從而成為近年來光接入網(wǎng)的研究熱點(diǎn)。顯然，如果能將混沌保密通信技術(shù)與WDM-PON有機(jī)結(jié)合將極大推動高速大容量光混沌保密通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，為未來信息安全領(lǐng)域提供一種可靠的保密通信手段。就WDM系統(tǒng)的光源而言，由于光線路終端(OLT)需要與多個(gè)光用戶單元(ONU)相連，而每一對OLT與ONU之間需要配備一對工作波長，顯然，光網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)越多，OLT需要提供的信道就越多。此外，考慮到頻譜分隔技術(shù)會造成光功率嚴(yán)重的損耗，繼而導(dǎo)致系統(tǒng)功率預(yù)算緊張且成本增加，因而OLT光源常采用多波長光源。同時(shí)，根據(jù)ONU波長分配的不同，WDM-PON有波長固定結(jié)構(gòu)，波長可調(diào)結(jié)構(gòu)，無色ONU結(jié)構(gòu)三種實(shí)現(xiàn)方案。其中無色ONU結(jié)構(gòu)因?yàn)闊o波長管理要求、便于維護(hù)、成本低等優(yōu)點(diǎn)而受到青睞。弱諧振腔法布里-珀羅激光器WRC-FPLD具有比普通FPLD更寬的增益譜，且在適當(dāng)?shù)淖⑷霔l件下能實(shí)現(xiàn)幾十個(gè)模式的注入鎖定，其鎖定范圍可達(dá)30nm，激光器輸出也具有更低的噪聲。同時(shí)，WRC-FPLD的設(shè)計(jì)制作由普通FPLD改進(jìn)而來，從而沒有過多的增加制作成本，且具有較高的穩(wěn)定性。此外，從WRC-FPLD的輸出特性來看，一方面，在適當(dāng)?shù)耐獠抗夥答佅拢琖RC-FPLD可實(shí)現(xiàn)波長可調(diào)的混沌激光輸出，這為基于WRC-FPLD的多波長混沌光源獲取提供了可能；另一方面，通過光注入技術(shù)可將WRC-FPLD鎖定到預(yù)期的工作波長，這完全符合無色ONU結(jié)構(gòu)對光源的要求。由此可見，將WRC-FPLD用作WDM-PON系統(tǒng)中OLT發(fā)射機(jī)和ONU單元接收機(jī)的光源，無論是在實(shí)現(xiàn)方案還是在系統(tǒng)成本上都相較于其他激光器有較大的優(yōu)勢，因此，基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)光混沌保密通信有望推動我國高速混沌保密通信的實(shí)用化進(jìn)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信技術(shù)，以達(dá)到能基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的高速混沌保密通信。

一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置，包括：光線路終端模塊、光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊；在光線路終端模塊與光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊之間依次連接有波分復(fù)用器、色散、功率補(bǔ)償模塊、波分解復(fù)用器；

所述光線路終端模塊用于利用光反饋下WRC-FPLD產(chǎn)生波長可調(diào)諧的混沌載波信號，擬傳輸?shù)男畔⒔?jīng)過調(diào)制器后加載到混沌載波信號上；

加載信息后的混沌載波經(jīng)波分復(fù)用器、普通光纖、色散功率補(bǔ)償模塊及波分解復(fù)用器后傳送到光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊；

所述光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊用于利用自由運(yùn)行的WRC-FPLD作為一個(gè)無色光源，從波分解復(fù)用器傳送來的信號注入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD使其產(chǎn)生與光線路終端模塊相應(yīng)波長單元幾乎相同的混沌信號，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射端某波長單元與該用戶單元的混沌保密通信。

進(jìn)一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置，所述光線路終端模塊包括：多個(gè)波長單元，其中每個(gè)波長單元包括：由波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊、第一耦合器、混沌載波監(jiān)控輸出模塊、第一偏振控制器及調(diào)制器構(gòu)成的發(fā)射機(jī)以及第一放大器、耦合器；

從波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊產(chǎn)生的信號經(jīng)過第一耦合器分成2路，一路與混沌載波監(jiān)控輸出模塊連接，用于監(jiān)控載波信號；另一路依次通過第一偏振控制器及調(diào)制器、第一放大器、第二耦合器后，經(jīng)過第二耦合器分成2部分，一部分用于監(jiān)控加載信息后的混沌載波，另一部分經(jīng)波分復(fù)用器、光纖信道、色散、功率補(bǔ)償模塊、波分解復(fù)用器后進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊。

進(jìn)一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置，所述波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊包括溫度控制器、電流控制器、WRC-FPLD、環(huán)形器、耦合器I、放大器、可調(diào)濾波器、偏振控制器、可調(diào)衰減器、耦合器II、光功率計(jì)I、控制調(diào)節(jié)模塊；

所述WRC-FPLD依次與環(huán)形器、耦合器I、第二放大器、可調(diào)濾波器、偏振控制器、可調(diào)衰減器、耦合器II連接；

從耦合器I輸出的信號分兩路，一路與所述第二放大器連接，另一路與所述控制調(diào)節(jié)模塊連接，控制調(diào)節(jié)模塊分別與溫度控制器、電流控制器連接，溫度控制器、電流控制器的輸出端分別與所述WRC-FPLD連接；

從所述耦合器II輸出的信號分兩路，一路與所述環(huán)形器連接，環(huán)形器將信號反饋給WRC-FPLD；另一路與光功率計(jì)連接。

進(jìn)一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置，所述波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊還包括與耦合器I分別連接的光譜儀、頻譜分析儀、實(shí)時(shí)示波器、光功率計(jì)II；以及與光譜儀、頻譜分析儀、實(shí)時(shí)示波器、光功率計(jì)II連接的數(shù)據(jù)分析模塊。

進(jìn)一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置，所述光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊包括多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶單元，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶單元對應(yīng)一個(gè)波長單元；

所述每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶由第一隔離器、第二偏振控制器、第三耦合器、自由運(yùn)行的WRC-FPLD、光電探測器I、光電探測器II、延遲線構(gòu)成；

從波分解復(fù)用器出來的混沌載波依次通過第一隔離器、第二偏振控制器后被第三耦合器分成兩個(gè)部分，一部分輸入到光電探測器II用于解碼恢復(fù)信號，另一部分進(jìn)入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD中實(shí)現(xiàn)注入鎖定，自由運(yùn)行的WRC-FPLD產(chǎn)生的混沌信號經(jīng)第三耦合器后進(jìn)入到光電探測器I轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過延遲線調(diào)節(jié)時(shí)間序列的延遲時(shí)間，從延遲線輸出的信號與從光電探測器II輸出的信號實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的混沌同步，兩路信號直接相減即可解碼恢復(fù)傳輸?shù)南滦墟溌沸盘枴?/p>

一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信方法，包括以下步驟：

步驟一：發(fā)射機(jī)通過控制WRC-FPLD的工作參數(shù)及外部反饋光的強(qiáng)度、波長及偏振態(tài)使光線路終端模塊在特定的波長輸出寬帶混沌載波信號，傳輸?shù)男畔⒔?jīng)調(diào)制器調(diào)制后加載到混沌載波信號上；

步驟二：將加載信息后的混沌載波經(jīng)波分復(fù)用器、普通光纖、色散功率補(bǔ)償模塊及波分解復(fù)用器后傳送到某一用戶單元；

步驟三：用戶單元利用自由運(yùn)行的WRC-FPLD作為一個(gè)無色光源，從波分解復(fù)用器傳送來的信號注入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD使其產(chǎn)生與發(fā)射端混沌載波幾乎相同的混沌信號，這樣，基于發(fā)射端發(fā)射的加載信息后的混沌載波及用戶單元接收端再生的混沌載波即可恢復(fù)發(fā)射端的信息，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射端與該用戶單元的混沌保密通信。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本混沌保密通信技術(shù)采用WRC-FPLD作為發(fā)射機(jī)的激光源，可實(shí)現(xiàn)多波長的混沌載波輸出，能有效滿足了WDM-PON對光線路終端的多波長激光源的要求；

2、本混沌保密通信技術(shù)采用WRC-FPLD作為用戶單元的光源，滿足了WDM-PON對用戶單元無色光源的要求，從而大大降低了系統(tǒng)成本。

3、本混沌保密通信技術(shù)基于WRC-FPLD和WDM-PON實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)光線路終端與多個(gè)用戶之間的多節(jié)點(diǎn)混沌保密通信。

4、本混沌保密通信技術(shù)采用的WRC-FPLD的工作波長為1550nm，可與現(xiàn)有光纖系統(tǒng)兼容，有利于與WDM-PON一起實(shí)現(xiàn)高速混沌保密通信組網(wǎng)。

5、本混沌保密通信技術(shù)采用的WRC-FPLD基于普通的FPLD改進(jìn)制作而成，能有效降低系統(tǒng)的成本。

本申請的最大特點(diǎn)是利用光反饋下WRC-FPLD產(chǎn)生了波長可調(diào)諧的混沌信號，利用這個(gè)混沌信號和WDM-PON組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)混沌保密通信。同時(shí)，用戶端也使用自由運(yùn)行的WRC-FPLD實(shí)現(xiàn)“無色”光源方案，大大降低了系統(tǒng)的成本。首先WRC-FPLD屬于新型激光器，于2009年首次報(bào)道，相關(guān)的研究還比較少，目前這種激光器已經(jīng)與WDM-PON組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了一般的波分復(fù)用系統(tǒng)，但未有關(guān)于混沌保密通信的報(bào)道。換句話說，目前研究WRC-FPLD的團(tuán)隊(duì)不涉及混沌保密通信，而目前從事混沌保密通信的團(tuán)隊(duì)沒接觸到WRC-FPLD。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖中，1：波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊；2：第一耦合器；3：第一偏振控制器；4：調(diào)制器；5：第一放大器；6：第二耦合器；7：波分復(fù)用器；8：色散、功率補(bǔ)償模塊；9：波分解復(fù)用器；10：第一隔離器；11：第二偏振控制器；12：第三耦合器；13：自由運(yùn)行的WRC-FPLD；14：光電探測器I；15：光電探測器II；16：延遲線；

圖2為本發(fā)明基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明基于WRC-FPLD的波長可調(diào)諧的混沌載波獲取示意圖一；

圖4為本發(fā)明基于WRC-FPLD的波長可調(diào)諧的混沌載波獲取示意圖二；

圖中：110：溫度控制器；111：電流控制器；112：WRC-FPLD；113：環(huán)形器；114：耦合器I；115：第二放大器；116：可調(diào)濾波器；117：偏振控制器；118：可調(diào)衰減器；119:耦合器II；120:光功率計(jì)I；121:光譜儀；122：頻譜分析儀；123：實(shí)時(shí)示波器；124：光功率計(jì)II；125：控制調(diào)節(jié)模塊；126：數(shù)據(jù)分析模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置術(shù)，該裝置分為兩大模塊，分別為：光線路終端模塊；光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊；

其中，如圖1、圖2所示，所述光線路終端模塊包括多個(gè)波長單元，其中每個(gè)波長單元包括由波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1、第一耦合器2、混沌載波信號檢測模塊、第一偏振控制器3及調(diào)制器4構(gòu)成的發(fā)射機(jī)，第一放大器5及第二耦合器6；其中波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1由弱諧振腔-法布里珀羅激光器(WRC-FPLD)112、環(huán)形器113、耦合器I114、第二放大器115、可調(diào)濾波器116、偏振控制器117、可調(diào)衰減器118、控制及測試分析模塊組成；控制及測試分析模塊包括與WRC-FPLD112、光譜儀121、頻譜分析儀122、實(shí)時(shí)示波器123、光功率計(jì)II 124等相連的數(shù)據(jù)采集卡和電腦，用于調(diào)節(jié)混沌載波發(fā)生模塊的系統(tǒng)參量(如反饋光的強(qiáng)度、時(shí)延、偏振態(tài)、激光器的溫度和電流等)并采集數(shù)據(jù)。

所述光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊包括多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶實(shí)際上就是一個(gè)接收機(jī)，它由第一隔離器10、第二偏振控制器11、第三耦合器12、光電探測器II 15、延遲線16、自由運(yùn)行的WRC-FPLD13構(gòu)成。

上述一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信裝置的基本原理為：首先利用波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊的控制調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)WRC-FPLD的反饋光波長、強(qiáng)度、時(shí)延及偏振態(tài)使激光器輸出預(yù)期的混沌載波信號。隨后，將信息加載到混沌載波后通過波分復(fù)用器、普通光纖、色散功率補(bǔ)償模塊、解復(fù)用器、隔離器、偏振控制器后注入到用戶端接收機(jī)的WRC-FPLD，利用注入接收機(jī)激光器的加載有信號的混沌載波與接收機(jī)激光器產(chǎn)生的混沌信號即可解碼恢復(fù)出光線路終端發(fā)射的信號，從而實(shí)現(xiàn)混沌保密通信。同時(shí)，通過控制發(fā)射端激光器的混沌載波的波長，可實(shí)現(xiàn)光線路終端與多個(gè)用戶單元間的多節(jié)點(diǎn)混沌保密通信。

工作過程為：首先通過控制WRC-FPLD的工作參數(shù)及外部反饋光的強(qiáng)度、波長及偏振態(tài)使激光器在特定的波長輸出寬帶混沌載波信號，系統(tǒng)需要傳輸?shù)男畔⒔?jīng)調(diào)制器后加載到混沌載波信號上，加載信息后的混沌載波經(jīng)波分復(fù)用器、普通光纖、色散功率補(bǔ)償模塊及解復(fù)用器后傳送到某一用戶單元。在用戶單元，利用自由運(yùn)行的WRC-FPLD作為一個(gè)無色光源，從中心局發(fā)送來的信號注入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD使其產(chǎn)生與發(fā)射端混沌載波幾乎相同的混沌信號，這樣，基于發(fā)射端發(fā)射的加載信息后的混沌載波及接收端再生的混沌載波即可恢復(fù)發(fā)射端的信息，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射端與該用戶單元的混沌保密通信。發(fā)射端每個(gè)發(fā)射機(jī)輸出的光波長要與相應(yīng)用戶單元接收機(jī)的光波長一致。這樣，整個(gè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)光線路終端與多個(gè)用戶單元之間的多節(jié)點(diǎn)混沌保密通信。

所述WRC-FPLD作為發(fā)射端激光器可輸出波長可調(diào)諧的寬帶混沌載波信號。

所述WRC-FPLD作為接收端激光器可實(shí)現(xiàn)用戶單元的無色光源方案。

所述系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)光線路終端與多個(gè)用戶之間的多節(jié)點(diǎn)混沌保密通信。

所述WRC-FPLD的工作波長為1550nm，可與現(xiàn)有光纖系統(tǒng)兼容，有利于與WDM-PON一起實(shí)現(xiàn)高速混沌保密通信組網(wǎng)。

本發(fā)明提出一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信技術(shù)，以達(dá)到能基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的高速混沌保密通信。

圖2為整個(gè)系統(tǒng)具體的工作原理框圖。所有的發(fā)射機(jī)集中在光線路終端，而接收機(jī)對應(yīng)相應(yīng)的用戶單元。對于發(fā)射機(jī)1和接收機(jī)1，WRC-FPLD作為發(fā)射機(jī)激光源，通過分析控制模塊調(diào)節(jié)外部反饋光的波長、偏振態(tài)、時(shí)延及反饋強(qiáng)度使激光器工作在特定的波長，且輸出寬帶混沌載波信號，然后發(fā)射端的的信號通過調(diào)制器被加載到混沌載波上，這個(gè)被調(diào)制的混沌載波經(jīng)放大器、耦合器后被分成兩個(gè)部分，一部分用來監(jiān)控加載信號的混沌載波，另一部分通過波分復(fù)用器、包括色散功率補(bǔ)償模塊的光纖傳輸信道、波分解復(fù)用器后被直接廣播到用戶單元1。在用戶單元1，一部分發(fā)射端傳輸過來的混沌載波經(jīng)隔離器、偏振控制器后被單向注入到一個(gè)自由運(yùn)行的WRC-FPLD接收激光器，通過調(diào)節(jié)入射光的強(qiáng)度、偏振態(tài)，接收端激光器的工作電流、工作溫度可使接收端激光器產(chǎn)生預(yù)期的混沌信號，在精細(xì)調(diào)節(jié)延遲線后可在特定波長實(shí)現(xiàn)預(yù)期的混沌同步，進(jìn)而直接解碼恢復(fù)出發(fā)射端的信息。這樣，發(fā)射機(jī)1和接收機(jī)1之間可成功實(shí)現(xiàn)混沌保密通信。光線路終端上每個(gè)波長單元與相應(yīng)的用戶單元的接收機(jī)配對即可實(shí)現(xiàn)發(fā)射端與不同用戶之間的混沌保密通信組，從而實(shí)現(xiàn)光線路終端與用戶單元間的多節(jié)點(diǎn)混沌保密通信組網(wǎng)。

具體地，所述光線路終端模塊包括：多個(gè)波長單元，其中每個(gè)波長單元包括：由波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1、第一耦合器2、混沌載波監(jiān)控輸出模塊、第一偏振控制器3及調(diào)制器4構(gòu)成的發(fā)射機(jī)以及第一放大器5、耦合器6；

從波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1產(chǎn)生的信號經(jīng)過第一耦合器2分成2路，一路與混沌載波監(jiān)控輸出模塊連接，用于監(jiān)控載波信號；另一路依次通過第一偏振控制器3及調(diào)制器4、第一放大器5、第二耦合器6后，經(jīng)過第二耦合器6分成2部分，一部分用于監(jiān)控加載信息后的混沌載波，另一部分經(jīng)波分復(fù)用器7、光纖信道、色散、功率補(bǔ)償模塊8、波分解復(fù)用器9后進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊。

所述光網(wǎng)絡(luò)用戶模塊包括多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶單元，每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶單元對應(yīng)一個(gè)波長單元；

所述每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)用戶由第一隔離器10、第二偏振控制器11、第三耦合器12、自由運(yùn)行的WRC-FPLD13、光電探測器I 14、光電探測器II 15、延遲線16構(gòu)成；

從波分解復(fù)用器9出來的混沌載波依次通過第一隔離器10、第二偏振控制器11后被第三耦合器12分成兩個(gè)部分，一部分輸入到光電探測器II 15用于解碼恢復(fù)信號，另一部分進(jìn)入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD13中實(shí)現(xiàn)注入鎖定，自由運(yùn)行的WRC-FPLD13產(chǎn)生的混沌信號經(jīng)第三耦合器12后進(jìn)入到光電探測器I 14轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過延遲線16調(diào)節(jié)時(shí)間序列的延遲時(shí)間，從延遲線輸出的信號與從光電探測器II 15輸出的信號實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的混沌同步，兩路信號直接相減即可解碼恢復(fù)傳輸?shù)南滦墟溌沸盘枴?/p>

具體的工作原理為：在組網(wǎng)方面，光線路終端的波長1單元(包括發(fā)射機(jī)及相應(yīng)組件)和光網(wǎng)絡(luò)用戶1(包括接收機(jī)及相應(yīng)組件)對應(yīng)可實(shí)現(xiàn)混沌保密通信；波長2單元與光網(wǎng)絡(luò)用戶2對應(yīng)可實(shí)現(xiàn)混沌保密通信；依次類推；波分復(fù)用器件就是將所有的波長單元和光網(wǎng)絡(luò)用戶單元組合在一起形成網(wǎng)絡(luò)，這與現(xiàn)有實(shí)用的光纖通信網(wǎng)絡(luò)很相近，只是本發(fā)明強(qiáng)調(diào)的混沌保密通信。2，對于每個(gè)獨(dú)立的通信信道而言，以波長1單元和光網(wǎng)絡(luò)用戶1為例：首先，波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1輸出特定波長的混沌信號，混沌載波通過第一耦合器2后被分成兩個(gè)部分，一部分用于監(jiān)控載波信號，另一部分通過第一偏振控制器3(控制輸出光的偏振態(tài))進(jìn)入到調(diào)制器4，從而將下行鏈路數(shù)據(jù)1(就是發(fā)射端需要發(fā)送的信息，1是對應(yīng)的波長單元1)加載到混沌載波上；加載信息的混沌載波經(jīng)第一放大器5后被第二耦合器6分成兩個(gè)部分，一部分用于監(jiān)控加載信息后的混沌載波；另一部分經(jīng)波分復(fù)用器7(將不同波長的信號復(fù)用到一個(gè)光纖傳輸信道)、光纖信道、色散、功率補(bǔ)償模塊8(用于補(bǔ)償光纖傳輸中引入的功率損耗及色散)，波分解復(fù)用器9(將復(fù)用的混沌信號分解到相應(yīng)的波長信號)后進(jìn)入光網(wǎng)絡(luò)用戶1的接收機(jī)；混沌載波通過第一隔離器10(保證光的單向傳輸)，第二偏振控制器11(控制輸入光偏振態(tài))后被第三耦合器12分成兩個(gè)部分，一部分輸入到光電探測器II 15用于解碼恢復(fù)信號，另一部分進(jìn)入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD 13中實(shí)現(xiàn)注入鎖定，使激光器再生相應(yīng)波長的混沌信號，自由運(yùn)行的WRC-FPLD13產(chǎn)生的混沌信號經(jīng)第三耦合器12后進(jìn)入到光電探測器I 14轉(zhuǎn)換成電信號，電信號通過延遲線16調(diào)節(jié)時(shí)間序列的延遲時(shí)間。根據(jù)混沌濾波效應(yīng)，從延遲線輸出的信號與從光電探測器II 15輸出的信號可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的混沌同步，兩路信號直接相減即可解碼恢復(fù)傳輸?shù)南滦墟溌沸盘?。

所述波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1包括溫度控制器110、電流控制器111、WRC-FPLD112、環(huán)形器113、耦合器I114、放大器115、可調(diào)濾波器116、偏振控制器117、可調(diào)衰減器118、耦合器II 119、光功率計(jì)I 120、控制調(diào)節(jié)模塊125；

所述WRC-FPLD112依次與環(huán)形器113、耦合器I 114、第二放大器115、可調(diào)濾波器116、偏振控制器117、可調(diào)衰減器118、耦合器II119連接；

從耦合器I 114輸出的信號分兩路，一路與所述第二放大器115連接，另一路與所述控制調(diào)節(jié)模塊125連接，控制調(diào)節(jié)模塊125分別與溫度控制器110、電流控制器111連接，溫度控制器110、電流控制器111的輸出端分別與所述WRC-FPLD112連接；

從所述耦合器II 119輸出的信號分兩路，一路與所述環(huán)形器113連接，環(huán)形器113將信號反饋給WRC-FPLD112；另一路與光功率計(jì)I 120連接。

所述波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊1還包括與耦合器I 114分別連接的光譜儀121、頻譜分析儀122、實(shí)時(shí)示波器123、光功率計(jì)II 124；以及與光譜儀121、頻譜分析儀122、實(shí)時(shí)示波器123、光功率計(jì)II 124連接的數(shù)據(jù)分析模塊126。

波長可調(diào)諧混沌載波發(fā)生模塊的工作原理如下：首先通過控制調(diào)節(jié)模塊125調(diào)節(jié)WRC-FPLD112的工作溫度和電流，具體通過溫度控制器110、電流控制器111，使WRC-FPLD112產(chǎn)生多模輸出，WRC-FPLD112的輸出通過環(huán)形器113后被耦合器I 114分成兩個(gè)部分，一部分輸出到測試設(shè)備(光譜儀121、頻譜分析儀122、實(shí)時(shí)示波器123、光功率計(jì)II 124)及數(shù)據(jù)分析模塊126，以便進(jìn)一步通過控制調(diào)節(jié)模塊125控制系統(tǒng)的狀態(tài)；另一部分通第二放大器115實(shí)現(xiàn)功率放大；并利用可調(diào)濾波器116濾掉激光器輸出不需要的模式，僅保留1個(gè)模式(對應(yīng)一個(gè)波長)；然后，濾出的光經(jīng)偏振控制器117(控制偏振態(tài))，可調(diào)衰減器118(控制功率)，耦合器II 119(把光分成兩個(gè)部分，一部分經(jīng)環(huán)形器后注入到激光器形成反饋，另一部分用來監(jiān)控反饋光的功率)，環(huán)形器113后反饋回WRC-FPLD112，從而使激光器輸出對應(yīng)波長的混沌信號。注意：混沌光的產(chǎn)生原理就是利用了光反饋，激光器后面的那個(gè)環(huán)形腔就是為了構(gòu)造一個(gè)反饋腔；混沌載波波長的選擇由可調(diào)濾波器實(shí)現(xiàn)，通過濾波器后保留模式的波長決定了最終激光器混沌信號輸出的波長

本發(fā)明還提供一種基于WRC-FPLD和WDM-PON組網(wǎng)的混沌保密通信方法，包括以下步驟：

步驟一：發(fā)射機(jī)通過控制WRC-FPLD的工作參數(shù)及外部反饋光的強(qiáng)度、波長及偏振態(tài)使光線路終端模塊在特定的波長輸出寬帶混沌載波信號，傳輸?shù)男畔⒔?jīng)調(diào)制器調(diào)制后加載到混沌載波信號上；

步驟二：將加載信息后的混沌載波經(jīng)波分復(fù)用器、普通光纖、色散功率補(bǔ)償模塊及波分解復(fù)用器后傳送到某一用戶單元；

步驟三：用戶單元利用自由運(yùn)行的WRC-FPLD作為一個(gè)無色光源，從波分解復(fù)用器傳送來的信號注入到自由運(yùn)行的WRC-FPLD使其產(chǎn)生與發(fā)射端混沌載波幾乎相同的混沌信號，這樣，基于發(fā)射端發(fā)射的加載信息后的混沌載波及用戶單元接收端再生的混沌載波即可恢復(fù)發(fā)射端的信息，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射端與該用戶單元的混沌保密通信。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。