一種基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)包括：光電反饋結(jié)構(gòu)和光電注入結(jié)構(gòu)；D?SRL中的CW模式輸出的光和信息發(fā)射端發(fā)射的信息經(jīng)過(guò)BS分為第一光束和第二光束，第一光束通過(guò)第一PD轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)第一放大器放大，再經(jīng)過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)偏置器結(jié)合第一直流輸入端的直流電反饋回D?SRL中；第二光束通過(guò)第二PD轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)第二放大器放大，再經(jīng)過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)偏置器結(jié)合第二直流輸入端的直流電注入到R?SRL中形成混沌載波，然后經(jīng)過(guò)第三PD轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入到解調(diào)器，通過(guò)將R?SRL的輸入與輸出相減后把信息發(fā)射端發(fā)射的信息解調(diào)出來(lái)從信息接收端輸出。本發(fā)明具有光傳輸和光電反饋的結(jié)構(gòu)，因而對(duì)光和電都具有很好的兼容性，可實(shí)現(xiàn)高速混沌保密通信。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及混沌同步通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通 信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 人類(lèi)對(duì)混純同步通信的探索從未間斷過(guò)，1990年P(guān)ecora和Carroll提出并驗(yàn)證了 混沌同步方案，緊接著，1994年Colet和Roy就提出了光混沌同步通信的思想。隨著研究的深 入，半導(dǎo)體激光器(Semiconductor Lasers，SLs)因其具有高調(diào)制帶寬以及與光纖系統(tǒng)的良 好兼容性等優(yōu)點(diǎn)而逐漸進(jìn)入人們視野。隨著時(shí)代的發(fā)展，更多種類(lèi)的SLs相繼問(wèn)世。而基于 SLs的混沌同步通信系統(tǒng)也被相繼提出，從簡(jiǎn)單的單向混沌同步通信到單向雙信道混沌通 信，再到復(fù)雜的雙向雙信道混純通信。
[0003] 近年來(lái)，基于一種新型的半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Semiconductor Ring Lasers，SRLs) 的混沌保密通信備受人們的關(guān)注。與其他類(lèi)型的SLs相比，SRLs它具有低閥值、小尺寸、高集 成度、低功耗等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并且SRLs內(nèi)部是一個(gè)環(huán)形的諧振腔，腔內(nèi)激光就不需要反射鏡 或者端面來(lái)提供反饋。因此，SRLs存在兩個(gè)相反方向的輸出模式，按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱(chēng)為 順時(shí)針（C 1 〇 c k w i s e，C W )模式，另一模式按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，稱(chēng)為逆時(shí)針 (Counterclockwise，CCW)模式。但是由于SRLs響應(yīng)帶寬的限制，使得基于SRLs的混純同步 通信傳輸?shù)男畔⑺俾屎艿?，安全性也極低，以及延伸導(dǎo)致用戶體驗(yàn)不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有半導(dǎo)體環(huán)形激光器的混沌同步通信傳輸?shù)男畔⑺俾屎艿停踩砸矘O 低，以及延伸導(dǎo)致的用戶體驗(yàn)不佳等問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于光電反饋環(huán)形激光器的 保密通信系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明提出的一種基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述 系統(tǒng)包括:光電反饋結(jié)構(gòu)和光電注入結(jié)構(gòu)；
[0006] 所述光電反饋結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Driving Semiconductor Ring Laser，D-SRL)、信息發(fā)射端、光分束器（Beam Splitter，BS)、第一光電探測(cè)器 (Photodetector，PD)、第一放大器、第一網(wǎng)絡(luò)偏置器及第一直流輸入端;所述D-SRL包括兩 個(gè)相反方向的輸出模式:順時(shí)針(Clockwise，CW)模式和逆時(shí)針(Counterclockwi se，CCW)模 式;其中，所述D-SRL中的CW模式輸出的光和所述信息發(fā)射端發(fā)射的信息經(jīng)過(guò)所述BS分為第 一光束和第二光束，所述第一光束通過(guò)所述第一 PD轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)所述第一放大器 放大，再經(jīng)過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)偏置器結(jié)合所述第一直流輸入端的直流電反饋回所述D-SRL中，從而 構(gòu)成所述光電反饋結(jié)構(gòu)；
[0007] 所述光電注入結(jié)構(gòu)包括第二PD、第二放大器、第二網(wǎng)絡(luò)偏置器、第二直流輸入端、 響應(yīng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Responding Semiconductor Ring Laser，R_SRL)、第三]解調(diào)器 及信息接收端;所述第二光束通過(guò)所述第二ro轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)所述第二放大器放大， 再經(jīng)過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)偏置器結(jié)合所述第二直流輸入端的直流電注入到所述R-SRL中形成混沌載 波，然后經(jīng)過(guò)所述第三ro轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入到所述解調(diào)器，所述解調(diào)器還接收所述第二光 束，通過(guò)將所述R-SRL的輸入與輸出相減后把所述信息發(fā)射端發(fā)射的信息解調(diào)出來(lái)從所述 信息接收端輸出，從而構(gòu)成所述光電注入結(jié)構(gòu)。
[0008] 進(jìn)一步的，通過(guò)設(shè)置所述第一和第二放大器的放大率和注入所述R-SRL的延遲時(shí) 間量，調(diào)整所述D-SRL和R-SRL之間的光混沌輸出實(shí)現(xiàn)混沌同步，以建立基于所述D-SRL和R-SRL的光電反饋型光混沌通信。
[0009] 進(jìn)一步的，所述信息發(fā)射端發(fā)射的信息的加載方式采用混沌調(diào)制方式，所述信息 與所述D-SRL的輸出相加后，所述發(fā)射的信息的一部分反饋回所述D-SRL中，所述信息的另 一部分注入到所述R-SRL中，基于所述D-SRL與所述R-SRL之間的混沌同步，所述混沌載波在 所述R-SRL中被再生，通過(guò)將所述R-SRL的輸入與輸出相減，從而解調(diào)出來(lái)從所述信息接收 端輸出。
[0010] 進(jìn)一步的，所述D-SRL和R-SRL為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)時(shí)可達(dá)到高質(zhì)量的混沌同步;所述對(duì)稱(chēng) 結(jié)構(gòu)為反饋強(qiáng)度n〇E與注入強(qiáng)度S相等、所述D-SRL的反饋延遲時(shí)間τ〇Ε和所述R-SRL的注入延 遲時(shí)間τ。相等;所述反饋強(qiáng)度η〇Ε為反饋回所述D-SRL的光場(chǎng)與輸出光場(chǎng)之間的比值;所述注 入強(qiáng)度S為注入所述R-SRL光場(chǎng)與輸出光場(chǎng)之間比值。
[0011] 進(jìn)一步的，所述反饋強(qiáng)度n〇E與注入強(qiáng)度S相等且均介于1.045與1.155之間；所述D-3此的反饋延遲時(shí)間1〇￡和所述1?-5此的注入延遲時(shí)間、相等且均介于2.11^與2.31^之間。
[0012] 進(jìn)一步的，所述反饋強(qiáng)度η〇Ε與注入強(qiáng)度S均為1.1;所述D-SRL的反饋延遲時(shí)間τ0Ε 和所述R-SRL的注入延遲時(shí)間τ。均為2.2ns。
[0013] 進(jìn)一步的，所述R-SRL的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，通過(guò)所述D-SRL驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)R-SRL，使所述 兩個(gè)R-SRL達(dá)到高質(zhì)量的等時(shí)同步，從而完成高速雙向雙信道混沌保密通信。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為具有光傳輸和光電反饋的結(jié)構(gòu)，因而對(duì)光和電都具有很好的 兼容性，結(jié)合電子控制方式的簡(jiǎn)便性和光器件的高性能優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng)激光器 驅(qū)動(dòng)兩個(gè)響應(yīng)激光器，使兩個(gè)響應(yīng)激光器達(dá)到高質(zhì)量的等時(shí)同步，兩個(gè)響應(yīng)激光器完成高 速雙向雙信道混沌保密通信，增加用戶體驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)一實(shí)施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)中的D-SRL的光電反饋特 性圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)中的D-SRL和R-SRL的第一 混沌同步特性圖。
[0018] 圖4為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)中的D-SRL和R-SRL的第二 混沌同步特性圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)中的D-SRL與R-SRL互相關(guān) 系數(shù)隨A ri(a)、AT(b)在-5%~5%變化的演化圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)中的D-SRL與R-SRL之間的 高速、雙信道混沌保密通信圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]本發(fā)明光傳輸和光電反饋的結(jié)構(gòu)，因而對(duì)光和電都具有很好的兼容性，結(jié)合電子 控制方式的簡(jiǎn)便性和光器件的高性能優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng)激光器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)響應(yīng)激光 器，使兩個(gè)響應(yīng)激光器達(dá)到高質(zhì)量的等時(shí)同步，兩個(gè)響應(yīng)激光器完成高速雙向雙信道混沌 保密通信。
[0022] 圖1為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10-實(shí)施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖。圖中，10為基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，12為第一直流輸入端，14為第一 網(wǎng)絡(luò)偏置器，16為第一放大器，18為第一光電探測(cè)器，20為驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Driving Semiconductor Ring Laser，D-SRL)，22為信息發(fā)射端，24光分束器，26為第二光電探測(cè)器， 28為第二放大器，30為第二網(wǎng)絡(luò)偏置器，32為第二直流輸入端，34為響應(yīng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器 (Responding Semiconductor Ring Laser，R_SRL)，36為第三光電探測(cè)器，38為解調(diào)器，40 為信息接收端。
[0023] 請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)一實(shí)施方式的系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施方式中，基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10包括:光電反饋結(jié) 構(gòu)(未標(biāo)注)和光電注入結(jié)構(gòu)(未標(biāo)注）。
[0024] 光電反饋結(jié)構(gòu)包括D-SRL 20、信息發(fā)射端22、BS 24、第一光電探測(cè)器 (Photodetector，PD)18、第一放大器16、第一網(wǎng)絡(luò)偏置器14及第一直流輸入端12A-SRL 20 包括兩個(gè)相反方向的輸出模式:順時(shí)針(Clockwise，CW)模式和逆時(shí)針(Counterclockwise， CCW)模式。其中，D-SRL 20中的CW模式輸出的光和信息發(fā)射端22發(fā)射的信息經(jīng)過(guò)BS 24分為 第一光束和第二光束。第一光束通過(guò)第一 ro 18轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)第一放大器16放大， 再經(jīng)過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)偏置器14結(jié)合第一直流輸入端12的直流電反饋回D-SRL 20中，從而構(gòu)成光 電反饋結(jié)構(gòu)。
[0025] 光電注入結(jié)構(gòu)包括第二PD 26、第二放大器28、第二網(wǎng)絡(luò)偏置器30、第二直流輸入 端32、響應(yīng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Responding Semiconductor Ring Laser，R_SRL)34、第三]^ 36、解調(diào)器38及信息接收端40。第二光束通過(guò)第二PD 26轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)第二放大器 28放大，再經(jīng)過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)偏置器30結(jié)合第二直流輸入端32的直流電注入到R-SRL 34中形成 混沌載波，然后經(jīng)過(guò)第三36轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入到解調(diào)器38,解調(diào)器38還接收第二光束， 通過(guò)將R-SRL 34的輸入與輸出相減后把信息發(fā)射端40發(fā)射的信息解調(diào)出來(lái)從信息接收端 40輸出，從而構(gòu)成光電注入結(jié)構(gòu)。
[0026]在本實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置第一和第二放大器的放大率和注入R-SRL 34的延遲時(shí)間 量，調(diào)整D-SRL 20和R-SRL 34之間的光混沌輸出實(shí)現(xiàn)混沌同步，以建立基于D-SRL 20和R-SRL 34的光電反饋型光混沌通信。
[0027]信息發(fā)射端22發(fā)射的信息的加載方式采用混沌調(diào)制方式，發(fā)射的信息與D-SRL 20 的輸出相加后，信息的一部分反饋回D-SRL 20中，信息的另一部分注入到R-SRL 34中，基于 D-SRL 20與R-SRL 34之間的混沌同步，混沌載波在R-SRL 34中被再生，通過(guò)將R-SRL 34的 輸入與輸出相減，從而解調(diào)出來(lái)從信息接收端40輸出。
[0028] 在本實(shí)施例中，D-SRL 20和R-SRL 34為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)時(shí)可達(dá)到高質(zhì)量的混沌同步，對(duì) 稱(chēng)結(jié)構(gòu)為反饋強(qiáng)度η〇Ε與注入強(qiáng)度δ相等、D-SRL 20的反饋延遲時(shí)間τ〇Ε和R-SRL 34的注入延 遲時(shí)間τ。相等，反饋強(qiáng)度n〇E為反饋回D-SRL 20的光場(chǎng)與輸出光場(chǎng)之間的比值，注入強(qiáng)度δ為 注入R-SRL 34光場(chǎng)與輸出光場(chǎng)之間比值。反饋強(qiáng)度％Ε與注入強(qiáng)度δ相等且均介于1.045與 1.155之間，D-SRL 20的反饋延遲時(shí)間τ〇Ε和R-SRL 34的注入延遲時(shí)間、相等且均介于2. Ins 與2.3ns之間。
[0029] 在一具體實(shí)施例中，反饋強(qiáng)度η〇Ε與注入強(qiáng)度δ均為1.1，D_SRL 20的反饋延遲時(shí)間 τ0Ε和R-SRL 34的注入延遲時(shí)間τ。均為2.2ns，可達(dá)到高質(zhì)量高速混沌保密通信。
[0030] 在其他實(shí)施例中，R-SRL 34的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，通過(guò)D-SRL 20驅(qū)動(dòng)兩個(gè)R-SRL34,使兩 個(gè)R-SRL 34達(dá)到高質(zhì)量的等時(shí)同步，從而完成高速雙向雙信道混沌保密通信。
[0031] 在一具體實(shí)施例中，基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10動(dòng)力學(xué)特性的速 率方程：
[0034] 方程中上標(biāo)D、R分別表示D-SRL、R-SRL，下標(biāo)cw和ccw分別表示SRLs中的CW和CCW兩 個(gè)模式。κ為光場(chǎng)衰減率，α為線寬增強(qiáng)因子，E為激光器的慢變場(chǎng)振幅，N為載流子數(shù)。γ為載 流子衰減率，k和<i>k分別為反向散射振幅和相位，k= (kd2+kc2)1/2, {HitarT^kc/kd)，其中kd 和kc分別表示耗散和保守耦合系數(shù)。μ為歸一化注入電流，閾值時(shí)y=：Lnc)E為反饋強(qiáng)度，而τ 0Ε 為反饋延遲時(shí)間。S為注入強(qiáng)度，1。為注入延遲時(shí)間。微分增益gcw= 1-s | Ecw 12_c | Eccw |2，gccw = 1-8|Εαν|2-(3|Ε?|2,其中 8和(3為自飽和系數(shù)和交叉飽和系數(shù)。方程（1)最后一項(xiàng)表示自發(fā) 輻射噪聲項(xiàng)，ξ為平均值為〇，方差為1的高斯白噪聲，D表征噪聲強(qiáng)度：
[0035] D = Dm(N+GoNo/K) (3)
[0036] 這里的Dm為自發(fā)輻射因子，Go為增益系數(shù)，No為透明的載流子密度。
[0037] D-SRL 20、R-SRL 34的各模式之間的同步質(zhì)量用關(guān)聯(lián)函數(shù)C來(lái)描述，其定義為：
[0039] 式中上標(biāo)丨，」=0，以0，1?分別表示0-5此20、1?-5此34)，下標(biāo)〇￥和(^￥表示0-5此 20、1?-3乩34的兩個(gè)模式，強(qiáng)度1=^|2，&丨為時(shí)移，丨為時(shí)間平均值。這里的&七￡(-5〇118， 50ns)，步長(zhǎng)為2ps，|C|的取值范圍為[0，1]，兩個(gè)模式間的同步性能越好| C|值就越大，當(dāng)|C =1時(shí)，達(dá)到完全同步。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，兩個(gè)D-SRL20、R_SRL 34參數(shù)都設(shè)置相同κ = lOOnsT1，α =3 · 5。γ = 0· 2ns-1，kd = 0 ·0327ns-1，kc = 0·44ns-1，s = 0 ·005，c = 2s，μ = 1 · 7，G〇 = 10-12m-3s -1，No = 1.4 X 1024nf3。在下面的模擬過(guò)程中，我們忽略自發(fā)輻射噪聲的影響，Dm=0。
[0040] 請(qǐng)參閱圖2,為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10中的D-SRL 20 的光電反饋特性圖。圖2給出了基于光電反饋D-SRL 20的時(shí)間序列(a)和功率譜(b)，從圖2 (a) 可以看出，當(dāng)_=1.1，咖=2.21^時(shí)，0-3此的01模式和(：01模式的時(shí)間序列相同。圖2 (b) 是D-SRL的CW模和CCW模對(duì)應(yīng)的功率譜，然后將此CW模式的混沌信號(hào)通過(guò)第二26和第 一放大器28注入到R-SRL 34中，驅(qū)動(dòng)R-SRL 34的CW模和CCW模也進(jìn)入混沌狀態(tài)，使D-SRL 20 與R-SRL 34的兩個(gè)對(duì)應(yīng)模式之間達(dá)到混沌同步。
[0041]請(qǐng)參閱圖3,為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10中的D-SRL 20 和R-SRL 34的第一混沌同步特性圖。圖3給出了_ = δ = 1 · 1，tqe = tc = 2·2ns時(shí)，D-SRL 20與 R-SRL 20時(shí)間序列(a)、自相關(guān)函數(shù)(b)。由圖3 (a)可以看出，當(dāng)系統(tǒng)處于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)時(shí)，D-SRL 20與R-SRL 34的兩個(gè)對(duì)應(yīng)模式之間的時(shí)間序列完全相同，說(shuō)明D-SRL 20與R-SRL 34達(dá)到完 全同步。從自相關(guān)函數(shù)（圖3(b))也可以看出，這時(shí)D-SRL 20與R-SRL 34達(dá)到完全同步，互相 關(guān)系數(shù)為1。系統(tǒng)中n〇E與δ、τ〇Ε與τ。不相等時(shí)也會(huì)影響激光器之間的同步性能。
[0042]請(qǐng)參閱圖4,為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10中的D-SRL 20 和尺-5此34的第二混沌同步特性圖。圖4給出了&11=1%(￡1)、&1 = 1%(13)時(shí)，0-31^20與 R-SRL 34自相關(guān)函數(shù)。由圖4(a)可以看出，當(dāng)Διι=1%時(shí)，D-SRL 20與R-SRL 34兩個(gè)對(duì)應(yīng)模 式之間互相關(guān)性很低，互相關(guān)系數(shù)分別為0.5371與0.5581。由圖4(b)同樣可以看出，當(dāng)Δ τ =1 %時(shí)，D-SRL 20與R-SRL 34兩個(gè)對(duì)應(yīng)模式之間互相關(guān)性也很低，互相關(guān)系數(shù)分別為 0.5563與0.5729。
[0043]請(qǐng)參閱圖5,為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10中的D-SRL20與 R-SRL 34互相關(guān)系數(shù)隨Aq(a)、AT(b)在-5%~5%變化的演化圖。從圖5(a)中可以看到， 當(dāng)系統(tǒng)處于Διι = 0%、Δτ = 〇%時(shí)，D-SRL 20與R-SRL 34的互相關(guān)系數(shù)為1，隨著Δη由-5% 向5 %變化，而Δ τ = 〇 %時(shí)，互相關(guān)系數(shù)下降到〇. 5左右。同樣，從圖5(b)中也可以看到，當(dāng)系 統(tǒng)處于Δτ = 〇%、Διι = 〇%時(shí)，D-SRL 20與R-SRL 34的互相關(guān)系數(shù)為1。隨著Δτ由-5%向 5%變化，而Δη = 〇%時(shí)，互相關(guān)系數(shù)也下降至I」0.5左右。從中可以看出，基于光電反饋D-SRL 與R-SRL的同步性能對(duì)Δ η、Δ τ有很高要求。
[0044]請(qǐng)參閱圖6,為本發(fā)明基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10中的D-SRL 20 與R-SRL 34之間的高速、雙信道混沌保密通信圖。圖6給出了當(dāng)η〇Ε = δ = 1.1，tqe= tc = 2.2ns 時(shí)，兩個(gè)1 〇Gbi t/s隨機(jī)方波信息（圖6 (a))以5 %的調(diào)制深度分別加載到D-SRL 20的CW模和 CCW?；煦巛d波上，通過(guò)傳輸解調(diào)，圖6(b)為解調(diào)信息的時(shí)間序列，從圖6(a)、圖6(b)可看 出，信息經(jīng)過(guò)傳輸?shù)玫搅撕芎玫幕謴?fù)。對(duì)應(yīng)的眼圖（圖6(c))清晰可見(jiàn)，其Q值分別為11.12和 11.06,結(jié)果顯示該系統(tǒng)在對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)下具有良好的通信質(zhì)量。這為基于光電反饋D-SRL20與 R-SRL 34的系統(tǒng)雙信道混沌保密通信的實(shí)現(xiàn)提供參考，而當(dāng)Δη=1%、Δ τ = 〇%時(shí)，加載到 D-SRL 20上的lOGbit/s隨機(jī)方波信息經(jīng)過(guò)傳輸不能得到很好的恢復(fù)，其對(duì)應(yīng)的Q值分別為 0.26和0.21，基于D-SRL 20與R-SRL 34各模式之間的混沌同步，來(lái)實(shí)現(xiàn)D-SRL 20與R-SRL 34之間的高速、雙信道混沌保密通信。
[0045]本發(fā)明的有益效果為基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)10具有光傳輸和 光電反饋的結(jié)構(gòu)，因而對(duì)光和電都具有很好的兼容性，結(jié)合電子控制方式的簡(jiǎn)便性和光器 件的高性能優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)驅(qū)動(dòng)激光器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)響應(yīng)激光器，使兩個(gè)響應(yīng)激光器達(dá) 到高質(zhì)量的等時(shí)同步，兩個(gè)響應(yīng)激光器完成高速雙向雙信道混沌保密通信，增加用戶體驗(yàn)。 [0046]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:光電反 饋結(jié)構(gòu)和光電注入結(jié)構(gòu)； 所述光電反饋結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體環(huán)形激光器（Driving Semiconductor Ring Laser，D-SRL)、信息發(fā)射端、光分束器（Beam Splitter, BS)、第一光電探測(cè)器 (Photodetector，PD)、第一放大器、第一網(wǎng)絡(luò)偏置器及第一直流輸入端;所述D-SRL包括兩 個(gè)相反方向的輸出模式:順時(shí)針(Clockwise，CW)模式和逆時(shí)針(Counterclockwi se，CCW)模 式;其中，所述D-SRL中的CW模式輸出的光和所述信息發(fā)射端發(fā)射的信息經(jīng)過(guò)所述BS分為第 一光束和第二光束，所述第一光束通過(guò)所述第一 PD轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)所述第一放大器 放大，再經(jīng)過(guò)第一網(wǎng)絡(luò)偏置器結(jié)合所述第一直流輸入端的直流電反饋回所述D-SRL中，從而 構(gòu)成所述光電反饋結(jié)構(gòu)； 所述光電注入結(jié)構(gòu)包括第二PD、第二放大器、第二網(wǎng)絡(luò)偏置器、第二直流輸入端、響應(yīng) 半導(dǎo)體環(huán)形激光器(Responding Semiconductor Ring Laser，R_SRL)、第三H)、解調(diào)器及信 息接收端;所述第二光束通過(guò)所述第二ro轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)所述第二放大器放大，再經(jīng) 過(guò)第二網(wǎng)絡(luò)偏置器結(jié)合所述第二直流輸入端的直流電注入到所述R-SRL中形成混沌載波， 然后經(jīng)過(guò)所述第三ro轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入到所述解調(diào)器，所述解調(diào)器還接收所述第二光束， 通過(guò)將所述R-SRL的輸入與輸出相減后把所述信息發(fā)射端發(fā)射的信息解調(diào)出來(lái)從所述信息 接收端輸出，從而構(gòu)成所述光電注入結(jié)構(gòu)。2. 如權(quán)利要求1所述的基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)設(shè) 置所述第一和第二放大器的放大率和注入所述R-SRL的延遲時(shí)間量，調(diào)整所述D-SRL和R-SRL之間的光混沌輸出實(shí)現(xiàn)混沌同步，以建立基于所述D-SRL和R-SRL的光電反饋型光混沌 通信。3. 如權(quán)利要求2所述的基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述信 息發(fā)射端發(fā)射的信息的加載方式采用混沌調(diào)制方式，所述發(fā)射的信息與所述D-SRL的輸出 相加后，所述信息的一部分反饋回所述D-SRL中，所述信息的另一部分注入到所述R-SRL中， 基于所述D-SRL與所述R-SRL之間的混沌同步，所述混沌載波在所述R-SRL中被再生，通過(guò)將 所述R-SRL的輸入與輸出相減，從而解調(diào)出來(lái)從所述信息接收端輸出。4. 如權(quán)利要求1所述的基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述D-SRL和R-SRL為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)時(shí)可達(dá)到高質(zhì)量的混沌同步;所述對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)為反饋強(qiáng)度c他與注入 強(qiáng)度相等、所述D-SRL的反饋延遲時(shí)間r他和所述R-SRL的注入延遲時(shí)間r c相等;所述反 饋強(qiáng)度Cm為反饋回所述D-SRL的光場(chǎng)與輸出光場(chǎng)之間的比值;所述注入強(qiáng)度為注入所述 R-SRL光場(chǎng)與輸出光場(chǎng)之間比值。5. 如權(quán)利要求4所述的基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述反 饋強(qiáng)度仙￡與注入強(qiáng)度相等且均介于1.045與1.155之間；所述D-SRL的反饋延遲時(shí)間 和所述R-SRL的注入延遲時(shí)間r c相等且均介于2.1 ns與2.3ns之間。6. 如權(quán)利要求5所述的基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述反 饋強(qiáng)度C肥與注入強(qiáng)度5均為1.1;所述D-SRL的反饋延遲時(shí)間r 和所述R-SRL的注入延遲 時(shí)間h均為2.2 ns。7. 如權(quán)利要求1所述的基于光電反饋環(huán)形激光器的保密通信系統(tǒng)，其特征在于，所述R_ SRL的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，通過(guò)所述D-SRL驅(qū)動(dòng)所述兩個(gè)R-SRL，使所述兩個(gè)R-SRL達(dá)到高質(zhì)量的等
【文檔編號(hào)】H04L9/00GK106027224SQ201610620099
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月1日
【發(fā)明人】吳加貴
【申請(qǐng)人】西南大學(xué)