隨機(jī)數(shù)在蒙特卡洛模擬、擴(kuò)頻通信、雷達(dá)測距、信息安全等領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。尤其,在保密通信領(lǐng)域,產(chǎn)生安全可靠的隨機(jī)數(shù)關(guān)系到國防安全、金融穩(wěn)定、商業(yè)機(jī)密、個(gè)人隱私等眾多方面。傳統(tǒng)的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器多利用電阻熱噪聲、振蕩器抖動(dòng)和混沌電路等作為物理熵源,但受限于這些熵源的帶寬,其速率有限,距離現(xiàn)在的高速通信速率有很大差距。近年來,混沌激光由于其高帶寬、幅值隨機(jī)變化、易集成等特性,適用于高速物理隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生。然而,由于半導(dǎo)體激光器馳豫振蕩限制了功率譜的帶寬和平坦度,外腔諧振導(dǎo)致混沌信號在外腔周期處具有明顯的時(shí)延特征,及其外腔半導(dǎo)體激光器的幅度振蕩不均衡等問題,極大地限制了物理隨機(jī)數(shù)的熵源速率,惡化了隨機(jī)數(shù)的隨機(jī)性和可靠性。針對上述問題,本文提出了基于延時(shí)相干相位調(diào)制、多頻正弦相位調(diào)制和隨機(jī)相位調(diào)制反饋原理的三種寬帶復(fù)雜激光混沌熵源產(chǎn)生方案。通過數(shù)值仿真基于延時(shí)相干相位調(diào)制和多頻正弦相位調(diào)制的激光混沌熵源模型,將混沌信號的有效帶寬從原來的10.5GHz分別提高到了81.4GHz和48.6GHz,同時(shí)提升了信號頻譜的平坦度。與原始混沌信號相比,完全抑制了信號的時(shí)延標(biāo)簽（time delay s... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

振蕩器采樣技術(shù)原理圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4了速率為266Mbit/s的穩(wěn)定的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器[20]。圖1-3振蕩器采樣技術(shù)原理圖1.3隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的研究現(xiàn)狀目前，由于對寬帶光子熵源的研究越來越深入,基于光放大的自發(fā)輻射噪聲、激光混沌等物理熵源所設(shè)計(jì)的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器可以產(chǎn)生速率達(dá)到Gbps量級的隨機(jī)比特序列，從而滿足了一些特殊領(lǐng)域?qū)Π踩院退俾室蠓浅８叩臈l件，這在很大程度上促進(jìn)了高速物理隨機(jī)數(shù)的發(fā)展。圖1-4基于自發(fā)輻射噪聲放大的隨機(jī)數(shù)獲取方案基于半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管、光放大器等器件的光放大的自發(fā)輻射噪聲可以產(chǎn)生高速的物理隨機(jī)數(shù)。其基本原理是處于激發(fā)態(tài)的粒子在回到基態(tài)的過程中產(chǎn)生的隨機(jī)非相干自發(fā)輻射，頻譜有著很高的帶寬，幅值呈現(xiàn)出高斯型對稱分布的統(tǒng)計(jì)特性。2010年，Williamsh等人基于光纖放大器產(chǎn)生的光譜切片自發(fā)輻射噪聲而設(shè)計(jì)了如圖1-4所示的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，基本原理是摻鉺光纖放大器產(chǎn)生的寬帶、非相干和非極化的光噪聲經(jīng)過帶通濾波器濾除，然后在摻鉺光纖放大器中放大，后經(jīng)偏振分束器分為獨(dú)立的、均勻分布、正交偏振的噪聲信號，最后通過光電探測器之后輸入BERT進(jìn)行比較，從而提取出速率為12.5Gbit/s的隨機(jī)數(shù)[21]。2012

第二章基于激光混沌的物理隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生技術(shù)7第二章基于激光混沌的物理隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生技術(shù)2.1基于半導(dǎo)體激光器的混沌信號產(chǎn)生2.1.1半導(dǎo)體激光器理論模型常用的半導(dǎo)體激光器（semiconductorlaser，SL）主要分為邊發(fā)射激光器（EdgeEmittingLaser,EEL）和垂直腔面發(fā)射激光器（VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL）兩類，EEL是從激光器的側(cè)面發(fā)光，而VCSEL是從頂部或底部實(shí)現(xiàn)輸出。本文所研究的SL模型是EEL，自由運(yùn)行的EEL用Lang-Kobayashi速率方程來描述[29]為：()()(())()d11id2pEtGtEtt=+(2-1)()()()()2ddeNtINtGtEttq=(2-2)()(())(())20Gt=gNtN1+Et(2-3)其中E(t)表示慢變復(fù)電場振幅；N(t)和N0分別表示載流子數(shù)與透明載流子數(shù)；α是線寬增強(qiáng)因子；G(t)表示光增益；q和I分別表示電子電荷和注入電流；ε表示增益飽和因子；g表示差分增益系數(shù)；γp表示光子衰減速率，其與有源區(qū)內(nèi)光子壽命τp成反比；而γe表示載流子的復(fù)合速率，其與有源區(qū)內(nèi)載流子壽命τe成反比。通過引入附加自由度，能夠使SL產(chǎn)生穩(wěn)定的混沌輸出，其中比較典型的三種方法有外部光反愧外部光注入和光電反潰1.外部光反饋圖2-1外部光反饋如圖2-1所示，外部光反饋生成混沌激光的實(shí)現(xiàn)過程為將SL的一部分輸出光經(jīng)過反射鏡反射到SL內(nèi)進(jìn)行擾動(dòng)，然后通過控制反饋光的強(qiáng)度和反饋延遲時(shí)間來調(diào)節(jié)SL的非線性動(dòng)態(tài)。光反饋強(qiáng)度對激光器動(dòng)態(tài)有著明顯的作用，隨著反饋強(qiáng)度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于電阻熱噪聲的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)[J]. 辛茜,曾曉洋,張國權(quán),郭亞煒.  微電子學(xué)與計(jì)算機(jī). 2004(07)
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博士論文
[1]基于互注入半導(dǎo)體激光器的混沌同步系統(tǒng)研究[D]. 江寧.西南交通大學(xué) 2012



本文編號：3576665