隨機(jī)數(shù)在科學(xué)研究及工程應(yīng)用中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。目前,隨機(jī)數(shù)已被廣泛應(yīng)用于蒙特卡洛仿真、無(wú)線通信、博彩業(yè)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)測(cè)距等多個(gè)領(lǐng)域。其中,真隨機(jī)數(shù)（通常稱為物理隨機(jī)數(shù)）由于是利用自然界物理熵源的隨機(jī)特性產(chǎn)生,具有較高的安全性能。因此,對(duì)物理隨機(jī)數(shù)的研究一直是個(gè)日久彌新的課題。然而現(xiàn)有的基于振蕩器抖動(dòng)、熱噪聲采樣等常規(guī)物理熵源生成的物理隨機(jī)數(shù)的速率,通常會(huì)受到熵源本身帶寬的限制（通常在Mbits量級(jí)）而無(wú)法滿足現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展需要。近些年來(lái),激光混沌由于具有高帶寬、高混亂度等特性,已經(jīng)成為構(gòu)建安全、可靠、高速物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的理想熵源,獲得了各國(guó)相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的高度關(guān)注。不過(guò),目前的大多數(shù)利用激光混沌產(chǎn)生物理隨機(jī)數(shù)的方案都是基于III-V族的材料器件（如InGaAsP）,這種裝置一般體積大,器件復(fù)雜,缺乏實(shí)用性。因此對(duì)光混沌物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的小型化研究成為近年研究的重要命題。基于此,本文提出了一種全新的利用硅基光子微腔諧振器作為混沌產(chǎn)生熵源獲取物理隨機(jī)比特序列的方案,并在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了該方案的可行性,實(shí)現(xiàn)了 Gbits速率的隨機(jī)序列產(chǎn)生。主要工作內(nèi)容有:1.理論研究了一種基于硅基... 

【文章來(lái)源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３上海交通大學(xué)利用離散混沌電路構(gòu)建物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在合適的外部干擾下，半導(dǎo)體激光器、光纖激光??器等器件可以產(chǎn)生高速率的激光混沌信號(hào)，但其應(yīng)用范圍一直在光學(xué)保密通信［５６＿??５７］和雷達(dá)探測(cè)［５８＿５９］等領(lǐng)域上。直到２００８年，如圖１．５所示，日本琦玉大學(xué)Ａ．Ｕｃｈｉｄａ??教授帶領(lǐng)的課題團(tuán)隊(duì)在Ｎａｔｕｒｅ期刊上首次提出利用光反饋混沌激光及１位ＡＤＣ，??通過(guò)合適的后續(xù)信號(hào)處理，可構(gòu)建出速率達(dá)１．７Ｇｂｉｔ的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，并在實(shí)??驗(yàn)上得到了驗(yàn)證［２２］。很快，以色列巴伊蘭大學(xué)Ｉ．?Ｒｅｉｄｌｅｒ領(lǐng)導(dǎo)的課題組也先后提出??了基于混沌激光，采用多位ＡＤＣ和離散差分運(yùn)算法，可獲得１２．５Ｇｂｉｔ甚至更高速??率的物理隨機(jī)數(shù)序列［３３］＿。２０１２年，中國(guó)香港城市大學(xué)陳仕俊教授則通過(guò)過(guò)采樣??混沌激光信號(hào)，利用８位ＡＤＣ提取出了?１０Ｇｂｉｔ速率的物理隨機(jī)數(shù)［６１］。２０１５年，??西南大學(xué)唐犧等人利用兩個(gè)并行耦合的半導(dǎo)體激光器輸出混沌激光，實(shí)現(xiàn)了?Ｔｂｉｔ??量級(jí)的超高速物理隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生［６２］。２０１６年

?Ｒａｎｄｏｍ??Ｂｉｔｓ??圖１．４基于放大自發(fā)輻射噪聲源和真空態(tài)散粒噪聲源提取物理隨機(jī)數(shù)方案圖。（ａ）美國(guó)Ｒａｊａｒｓｈｉ??Ｒｏｙ等人構(gòu)建的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［５（）］，其中，ＡＳＥ：放大自發(fā)輻射光源；ＥＤＦＡ：摻??鉺光纖放大器；ＰＤ：光電二極管；ＴＩＡ：互阻抗放大器；ＢＥＲＴ：誤碼率測(cè)試儀。（ｂ）國(guó)防科學(xué)??技術(shù)大學(xué)鄒宏新等人提出的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器方案結(jié)構(gòu)圖［５？，其中，ＢＳ：分束器；Ｄｌ，２：光??子探測(cè)器；ＬＰＦ：低通濾波器；ＬＳＢ：提取最低有效位。??（３）混沌激光??混沌激光是由一系列強(qiáng)度不規(guī)律起伏、時(shí)間上隨機(jī)出現(xiàn)的超窄脈沖組成的。在??很早之前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在合適的外部干擾下，半導(dǎo)體激光器、光纖激光??器等器件可以產(chǎn)生高速率的激光混沌信號(hào)，但其應(yīng)用范圍一直在光學(xué)保密通信［５６＿??５７］和雷達(dá)探測(cè)［５８＿５９］等領(lǐng)域上。直到２００８年，如圖１．５所示，日本琦玉大學(xué)Ａ．Ｕｃｈｉｄａ??教授帶領(lǐng)的課題團(tuán)隊(duì)在Ｎａｔｕｒｅ期刊上首次提出利用光反饋混沌激光及１位ＡＤＣ，??通過(guò)合適的后續(xù)信號(hào)處理，可構(gòu)建出速率達(dá)１．７Ｇｂｉｔ的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，并在實(shí)??驗(yàn)上得到了驗(yàn)證［２２］。很快

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]基于混沌激光產(chǎn)生物理真隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 楊海波.西南大學(xué) 2015
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