VCSEL混沌系統(tǒng)的時(shí)延隱藏與不可預(yù)測性研究.pdf

1、混沌信號由于固有連續(xù)寬帶頻譜、非周期性、類隨機(jī)行為以及類噪聲等特性而被用作保密通信中的載波。對于混沌保密通信而言，安全性一直是重要的關(guān)注對象。垂直腔面發(fā)射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)豐富的偏振性能能夠有效提升半導(dǎo)體激光混沌保密通信系統(tǒng)的安全性，而被學(xué)者廣泛研究。針對如何提升VCSEL混沌系統(tǒng)安全性的問題，本文設(shè)計(jì)了一種雙鏈路可調(diào)偏振反饋的方案用于隱藏主-從VCSEL系

2、統(tǒng)反饋時(shí)延，同時(shí)也設(shè)計(jì)了一種可調(diào)偏振反饋VCSEL驅(qū)動(dòng)互耦合VCSEL的方案提高系統(tǒng)的不可預(yù)測特性。具體研究內(nèi)容、方法及結(jié)果如下:
　　(1)基于主-從VCSEL系統(tǒng)時(shí)延隱藏的問題，提出雙鏈路可調(diào)偏振反饋的方法，應(yīng)用自相關(guān)函數(shù)對系統(tǒng)輸出功率時(shí)間序列與相位時(shí)間序列所攜帶系統(tǒng)反饋時(shí)延信息進(jìn)行分析。結(jié)果表明:當(dāng)雙鏈路兩偏振片偏轉(zhuǎn)角度設(shè)置45°時(shí)，雖然雙鏈路較單鏈路能較好隱藏反饋時(shí)延，但是通過自相關(guān)函數(shù)方法仍能從系統(tǒng)輸出功率及相位時(shí)間序列

3、中提取出系統(tǒng)的反饋時(shí)延;然而，當(dāng)雙鏈路兩偏振片的偏轉(zhuǎn)角度分別設(shè)置50°和40°，反饋時(shí)延選擇3ns與5ns時(shí)，VCSEL系統(tǒng)的反饋時(shí)延不但在混沌時(shí)間序列中得到很好的隱藏，而且通過自相關(guān)函數(shù)分析得到的時(shí)間延遲是對系統(tǒng)反饋時(shí)延進(jìn)行了平移，從而使功率與相位混沌時(shí)間序列不能正確反映出系統(tǒng)反饋時(shí)延的信息，進(jìn)而提高VCSEL混沌通信系統(tǒng)的安全性。
　　(2)為了提高互耦合VCSEL系統(tǒng)輸出混沌信號的不可預(yù)測性，本文采用可調(diào)偏振反饋VCSEL注

4、入互耦合系統(tǒng)的方法，詳細(xì)討論了引入外光驅(qū)動(dòng)對系統(tǒng)輸出混沌信號不可預(yù)測性的影響。應(yīng)用信息論中的排列熵對系統(tǒng)輸出混沌信號的不可預(yù)測特性進(jìn)行量化分析。研究結(jié)果表明:外光注入能夠增大系統(tǒng)輸出混沌時(shí)間信號的排列熵，即驅(qū)動(dòng)VCSEL可以提升互耦合VCSEL系統(tǒng)的不可預(yù)測性能;驅(qū)動(dòng)VCSEL反饋強(qiáng)度與注入強(qiáng)度分別設(shè)置為10ns-1與80ns-1，可調(diào)偏振片的偏轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)為45°，互耦合VCSEL的耦合強(qiáng)度為30ns-1，系統(tǒng)輸出混沌信號具有較大的排列