由于混沌信號具有類噪聲、寬頻譜和不可預(yù)測等特性,可被應(yīng)用于保密通信。普通、簡單的光反饋使半導(dǎo)體激光器引入一個自由度,產(chǎn)生混沌激光,但也普遍存在反饋引起的混沌時延信號,即在混沌激光的自相關(guān)曲線反饋時延處具有明顯的峰值,這會對混沌保密通信的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。同時,用激光器內(nèi)部參數(shù)作為通信的密鑰,不僅不易改變,而且密鑰參數(shù)空間有限。因此,消除混沌時延信號與增大密鑰空間對于混沌保密通信系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。如何解決這兩個關(guān)鍵問題是現(xiàn)有混沌保密通信研究的熱點(diǎn),本文選擇這一課題作為研究方向,旨在優(yōu)化混沌輸出,增強(qiáng)保密通信的安全性。其研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)用數(shù)字序列作為密鑰,通過數(shù)字信號處理器與任意波發(fā)生器,控制外腔光反饋的相位隨機(jī)變化,輸出動力學(xué)復(fù)雜的混沌信號。該方案有效消除了混沌時延信號,同時增大了密鑰空間,確保了傳輸信息的安全性。并以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了單向與雙向混沌保密通信系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)了雙向混沌保密通信,研究了傳輸信道信噪比對信號誤碼率的影響。(2)一種利用任意波調(diào)制反饋相位輸出混沌光的方案被提出,采用自相關(guān)和互信息技術(shù)確認(rèn)混沌時延信號被有效抑制。數(shù)值研究了反饋強(qiáng)度以及調(diào)制頻率與調(diào)制深度對混沌信號強(qiáng)度與相位信息時延特征隱藏的影響,表明在合適的參數(shù)條件下,可以輸出無時延且頻譜平坦的混沌光源信號。(3)一種基于單反饋相位調(diào)制的混沌保密通信系統(tǒng)方案被設(shè)計(jì),以多進(jìn)制隨機(jī)方波作為通信密鑰,對反饋光進(jìn)行相位調(diào)制,輸出寬頻譜、無時延的混沌信號。將信息調(diào)制在混沌載波中,在接收端被有效解調(diào)輸出。在不同信道信噪比條件下,通過比較接收端兩路混沌信號的同步性與解調(diào)輸出信息的誤碼率,研究了混沌信息調(diào)制與混沌隱藏兩種信息加密方式。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN918.4;O415.5
【部分圖文】：

圖 2-1 數(shù)字密鑰與光反饋單向混沌保密通信原理圖 Schematic diagram of unidirection chaotic secure communication with digital key afeedback-1 闡述了 Alice 與 Bob 兩端通過信道傳輸進(jìn)行混沌保密通信的過程。對外腔反饋光進(jìn)行相位調(diào)制，半導(dǎo)體激光器輸出混沌信號，通過光隔后將待傳輸?shù)男畔⒓虞d在混沌載波中，通過信道傳輸?shù)竭_(dá)接收端，光其中一束作為比較信號，另一束驅(qū)動與發(fā)射端同配置且相位調(diào)制的外出混沌信號，兩束信號分別經(jīng)過相同的光電探測器后，解調(diào)輸出加載始信息�；煦绫Ｃ芡ㄐ旁碜蛛S機(jī)序列作為密鑰，通過數(shù)字信號處理器控制任意波發(fā)生器，產(chǎn)生

圖 2-2 數(shù)字密鑰與光反饋雙向混沌保密通信原理圖chematic diagram of bi-direction chaotic secure communication with digital key feedback2 以原理示意圖的方式闡述了 Alice 和 Bob 雙向混沌保密通信的過密鑰，通過數(shù)字信號處理器，控制任意波發(fā)生器，輸出多進(jìn)制隨機(jī)變與反饋鏡之間放入一個可變時延模塊，并將方波序列作用于該模塊機(jī)變化，從而激光器輸出高維混沌信號。該混沌信號通過光隔離器為 50:50 的兩路信號，經(jīng)過摻鉺光纖放大器分別進(jìn)入 Alice 與 Bob 兩信為例，混沌信號通過光纖耦合器 1，被選擇只經(jīng)過上端，而不經(jīng)在混沌載波中，通過傳輸信道，經(jīng)過光循環(huán)器 2 到達(dá) Bob 端。而另纖耦合器 2，被選擇只經(jīng)過下端，而不經(jīng)過上端，這樣兩路信號分比較解調(diào)輸出被加載的信息。同理，反向即可完成 Bob 向 Alice 的通

) ( ) ( )tht t t 其中，式(2-1)-式(2-3)分別為載流子密度、光子密度以及相位的速率方程，I 為，e 為電荷電量，V 為激光腔有源區(qū)體積，τn為載流子壽命，τp為光子壽命，增益系數(shù)，N0為透明載流子密度，ε 為飽和系數(shù)，β 為自發(fā)輻射因子，Γ 為限α 為線寬增強(qiáng)因子，kcf為反饋速率。(5)式表示反饋引入的相對相位，ωth為激出角頻率，τ 為外腔光反饋時間。本文通過光在外腔隨機(jī)延時反饋，影響激光密度、光子密度以及相位變化，從而輸出動力學(xué)復(fù)雜的混沌光。.2 輸出特性典型的激光器參數(shù)值如下：e=1.6×10-19C，α=5，g=2×10-12，N0=1×1024，τp=2ps，τn=8mA，ε=3×10-23，V=1.5×10-16，β=1×10-5，Γ=0.5，kcf=0.23，ωth為中心波長 155角頻率，設(shè)定固定時延τ為 4ns。
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本文編號：2887193