基于非相干光反饋半導體激光器的混沌保密通信.pdf

1、隨著計算機和各種通信網(wǎng)絡(luò)的日益普及，保密通信己成為計算機通信、網(wǎng)絡(luò)、應用數(shù)學、微電子學等有關(guān)學科的研究熱點?；煦邕\動是指在確定性非線性系統(tǒng)中出現(xiàn)的類似隨機的行為?；煦缧盘柧哂斜闅v性、非周期、連續(xù)寬帶頻譜、似噪聲的特性，特別適合于保密通信領(lǐng)域?；煦缤降膶崿F(xiàn)為混沌保密通信提供了理論基礎(chǔ)，使得混沌同步及其應用研究成為21世紀大有發(fā)展前景的高新科技。作為光通信系統(tǒng)中最理想光源的半導體激光器，通過反饋或外部注入可以產(chǎn)生較大混沌載波帶寬和高維混沌

2、，從而成為目前的研究熱點。基于此，本文將對半導體激光器基于外部光反饋的混沌特性和同步原理及其在同步保密通信應用進行研究。 本文首先系統(tǒng)的介紹了混沌理論的產(chǎn)生與發(fā)展，混沌的定義，混沌的基本特征，通向混沌的道路及混沌同步的定義，混沌同步的一般判別法，并在此基礎(chǔ)上對基于反饋的混沌同步方法進行詳細介紹。 然后研究半導體單模激光器的混沌特性。單模激光器的輸出經(jīng)過短時間的弛豫振蕩之后便達到穩(wěn)定，不會出現(xiàn)混沌，因此本文研究通過反饋使其

3、增加一個自由度而達到混沌。反饋主要有兩種方法：光電反饋和全光反饋；其中全光反饋同步系統(tǒng)分為：相干光反饋和非相干光反饋，本文簡要介紹了光電反饋，然后分類介紹全光反饋。 相干光反饋同步系統(tǒng)又分為：完全同步系統(tǒng)和強注入同步系統(tǒng)。從Matlab模擬的發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的輸出可以知道，完全同步系統(tǒng)中兩激光器的輸出完全一致，這必須要求兩激光器高度一致；而強注入同步系統(tǒng)中，接收端的激光器處于鎖定的狀態(tài)，副激光器的輸出只會呈現(xiàn)出和主激光器的輸出

4、軌道相似的運動，因此對兩激光器沒有特別的要求。在對參數(shù)失配模擬中我們也可以看到，完全同步對參數(shù)失配非常敏感，只要存在很小的頻率失諧或參數(shù)失配將很大程度的影響系統(tǒng)的同步性能，因此完全同步在實際中是很難實現(xiàn)的，而強注入同步對參數(shù)失配又具有極好的容忍性，這就很可能導致數(shù)據(jù)在傳輸過程中被偷聽者竊取。 本文重點研究的非相干光反饋同步系統(tǒng)是近年來提出的一種新型的混沌保密通信方式中，由于非相干光反饋同步系統(tǒng)中的反饋光僅作用于載流子密度而不作用

5、于光場，因此頻率失諧不影響系統(tǒng)的同步。本文根據(jù)非相干光反饋同步系統(tǒng)的理論模型，數(shù)值模擬了系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)失配對系統(tǒng)同步性能的影響。結(jié)果顯示：非相干光反饋對參數(shù)失配的敏感度相對于相干光反饋同步系統(tǒng)來講介于完全同步與強注入同步之間，因此它既具有強注入同步系統(tǒng)一樣易于實現(xiàn)的優(yōu)點，也保留了對參數(shù)失配的一定敏感性。 最后在非相干光反饋同步系統(tǒng)中對三種頻率信號的調(diào)制和解調(diào)進行數(shù)值模擬后得到，在信號調(diào)制時，不同頻率的信號都能很好地隱藏于混沌光中