隨機(jī)數(shù)在高速通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中扮演者不可或缺的角色。5G時(shí)代的浪潮推動(dòng)著信息通訊、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,使得各類信息量急劇增多,在要求系統(tǒng)大容量、高速的傳輸信息同時(shí),相應(yīng)的信息安全隱患也會(huì)隨之到來(lái)。為了適應(yīng)更快的通信網(wǎng)絡(luò)形勢(shì),保障信息的安全,產(chǎn)生保密、可靠的隨機(jī)數(shù)具有十分重要的意義。物理隨機(jī)數(shù)具備足夠高的熵、隨機(jī)性好、難以破解等特征。但是,傳統(tǒng)物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器受到熵源帶寬（單光子隨機(jī)性、電子熱噪聲等）的限制,產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)速率處于Mbps量級(jí),不滿足高速通信的絕對(duì)安全要求。近年來(lái),混沌激光由于其高帶寬、初值敏感等特性,正成為提取高速物理隨機(jī)數(shù)的理想熵源。然而,現(xiàn)有的基于混沌激光的單路物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器,受到電子模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）抖動(dòng)瓶頸的影響,其實(shí)時(shí)產(chǎn)生速率難以進(jìn)一步得到提升。因此,我們提出了利用多模法布里-珀羅（FP）激光器結(jié)合濾波器件產(chǎn)生多路物理隨機(jī)數(shù)的實(shí)驗(yàn)方案,通過(guò)并行處理方式可以降低對(duì)每一路通道的器件要求,可有效提高物理隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生速率。此外,我們還提出一種基于非線性微環(huán)諧振腔的光子集成多位ADC的方案,為實(shí)現(xiàn)物理隨機(jī)數(shù)的實(shí)時(shí)全光量化提供理論支持。具體而言,本文開(kāi)... 

【文章來(lái)源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

王云才課題組提出的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器原理及外觀

Ｗａｎｇ’ｓ?ｇｒｏｕｐ??此外，該課題組通過(guò)混沌激光技術(shù)和全光信號(hào)處理技術(shù)相融合，研制出實(shí)時(shí)速率為??１０?Ｇｂｐｓ的全光隨機(jī)數(shù)樣機(jī)［３３］，如圖１－５所示為樣機(jī)外觀和原理。全光隨機(jī)數(shù)發(fā)生器樣??機(jī)包含混沌激光源、全光采樣器和全光量化器三個(gè)部分。具體地，利用光反饋混沌激光??（ＬＤ－１）注入從激光器（ＬＤ－２）得到帶寬增強(qiáng)的混沌光作為熵源信號(hào)。然后將鎖模脈沖??激光器（ＭＬＬ）輸出的１０?ＧＨｚ光脈沖作為控制時(shí)鐘，對(duì)熵源信號(hào)光幅度進(jìn)行采樣，獲??得混沌光脈沖后，被均分成兩路脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)比較器（ＣＯＭ）延遲差分處理和電光調(diào)??制器（Ｅ０Ｍ）編碼，可獲得速率為１０?Ｇｂｐｓ的歸零碼比特流。??Ｐｈｏｔｏｎｉｃ??Ｓａｍｐｌｅｒ??ｔａｉ?？ｂ）??ＬＤ－Ｉ??－Ｉ?爾■??ｉｔ）??圖１－５王云才課題組提出的全光隨機(jī)數(shù)發(fā)生器樣機(jī)和原理??Ｆｉｇ．?１－５?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｏｌｌｙ?ｐｈｏｔｏｎｉｃ?ｒａｎｄｏｍ?ｂｉｔ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｗａｎｇ？ｓ?ｇｒｏｕｐ??５??

以再進(jìn)一步提升。因此，基于混沌激光的多路產(chǎn)生方案被國(guó)內(nèi)外學(xué)者相繼提出。??２０１２年，夏光瓊課題組利用混沌激光實(shí)現(xiàn)了并行隨機(jī)數(shù)的生成［３４］。具體實(shí)驗(yàn)裝置如??圖１－６所示，互耦合注入的兩個(gè)半導(dǎo)體激光器可以獲得兩路帶寬在１０?ＧＨｚ以上的混沌??信號(hào)，將其作為熵源，可以同時(shí)產(chǎn)生碼率為ｌＯＧｂｐｓ的兩路并行隨機(jī)數(shù)。且得到的隨機(jī)??數(shù)可以成功通過(guò)ＮＩＳＴ測(cè)試。之后，該課題組［３５１對(duì)此方案的后續(xù)處理方式進(jìn)行了優(yōu)化，??結(jié)合了?８位ＡＤＣ量化和異或（ＸＯＲ）處理技術(shù)，將單路隨機(jī)碼速率提升到０．５６?Ｔｂｐｓ，最??終可以輸出等效速率為１．１２Ｔｂｐｓ?（０．５６Ｔｂｐｓ?Ｘ２）的隨機(jī)比特流。??ｉ?—丨⑷??ｋ?ｊｏ＊＇?丨乂ｎ丨??—〇（?ｙｂ?｝?Ｅ＾ｉ＞ｐｏｃｅａｉｒｍ?。１〇〇仙］瓜．．??ＣｌｕｉＱｓｕｇＥｕｉ?］?叱?（ｂ１）??』一．??圖１－６夏光瓊課題組提出的并行物理隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生方案??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐａｒａｌｌｅｌ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｒａｎｄｏｍ?ｂｉｔｓ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｘｉａ５ｓ?ｇｒｏｕｐ??２０１４年，比利時(shí)Ｎｇｕｉｍｄｏ小組％理論證明了基于光電相位混沌實(shí)現(xiàn)并行隨機(jī)數(shù)的??可行性。系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)如圖１－７所示，該方案主要是通過(guò)延遲環(huán)路和非對(duì)稱的馬赫－曾??德?tīng)枺ǎ停幔悖瑁冢瑁澹睿洌澹颍┱{(diào)制器實(shí)現(xiàn)的。半導(dǎo)體激光器（ＳＬ）輸出的連續(xù)光（ＣＷ）通過(guò)相位??調(diào)制器（ＰＭ）進(jìn)行調(diào)制后分為兩路信號(hào)，其中，一路光信號(hào)接入非對(duì)稱Ｍａｃｈ－Ｚｈｅｎｄｅｒ??干涉儀和光電探測(cè)器中

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]切割超連續(xù)譜實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高速全光量化[J]. 郭亞,李璞,郭龑強(qiáng),郭園園,郭曉敏,劉香蓮,劉義銘,王云才.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(10)
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