本文關(guān)鍵詞：基于垂直腔面發(fā)射激光器的寬帶混沌保密通信研究

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【摘要】：隨著科技發(fā)展的日新月異,社會信息化程度的不斷提高,人們對于信息的容量、通信速率以及安全性的要求越來越高,從而促使具備高速率、大容量與高保密性的新型保密通信系統(tǒng)極具應(yīng)用前景。混沌信號具有不可預測性、高度復雜性、易實現(xiàn)等特點使其用作混沌載波形成的混沌通信具有保密性,尤其基于半導體激光器(SLs)的混沌保密通信可實現(xiàn)信息的高速保密傳輸且與光纖通信系統(tǒng)有良好的兼容性而成為該領(lǐng)域的研究熱點。但光反饋等延時機制的引入使得系統(tǒng)的混沌輸出常常存在明顯的延時特征,竊密者可利用該延時特性對混沌系統(tǒng)進行重構(gòu)從而威脅混沌保密通信的安全性；另外,由于半導體激光器的馳豫振蕩頻率對混沌帶寬具有決定性作用,光混沌的有效帶寬通常被限制在幾千兆,從而限制通信中信息的傳輸速率。因此,尋求一種寬帶寬、弱延時特征的混沌信號來實現(xiàn)高速率高保密性能的混沌通信具有重要意義。相比傳統(tǒng)的邊發(fā)射半導體激光器(EELs),垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)獨具優(yōu)勢,如單縱模運行、低閾值電流、窄線寬的圓形光輸出、易于集成形成二維陣列等。特別地,VCSELs的有源區(qū)或腔中存在微弱的各向異性使其輸出通常包含兩個正交偏振分量(即x偏振分量和y偏振分量),他們可以提供更多的擾動源以及一些新型的偏振分解擾動模式,例如,偏振保持光反饋,偏振旋轉(zhuǎn)光反饋,可變偏振光反饋和相應(yīng)的光注入等。因此,本文主要研究了VCSELs光混沌的延時特征抑制和帶寬增強及其在混沌保密通信中的應(yīng)用。本文簡要介紹了混沌基本理論和基于VCSELs光混沌的產(chǎn)生,重點研究了基于雙路耦合的VCSELs (DPMC-VCSELs)系統(tǒng)所產(chǎn)生的延時特征被抑制且?guī)捲鰪姷钠穹纸饣煦?并與單路耦合VCSELs (SPMC-VCSELs)系統(tǒng)作對比。采用自相關(guān)函數(shù)(SF)和排列熵(PE)來識別混沌信號中的延時特征(TDS),分析研究了耦合延遲時間對TDS抑制的影響。結(jié)果表明當兩路光耦合的延遲時間差為DPMC-VCSELs的弛豫振蕩周期一半,TDS可以得到很好的抑制,且DPMC-VCSELs系統(tǒng)對耦合強度有很好的魯棒性。在最優(yōu)耦合延遲時間下,研究了頻率失諧和耦合強度對TDS和混沌帶寬的影響,結(jié)合TDS和帶寬演化map圖,確定了獲取TDS被抑制且?guī)捲鰪姷钠穹纸饣煦绲膬?yōu)化參數(shù)范圍。同時基于兩相同1550nm VCSELs之間的偏振分解混沌同步,也提出了另一新型長距離雙向雙信道混沌保密通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,驅(qū)動VCSEL (D-VCSEL)在雙外腔反饋(DECFs)下產(chǎn)生的弱TDS混沌信號,以可變偏振光注入(VPOI)同時注入到兩相同的VCSELs實現(xiàn)同步并增大其輸出的混沌信號帶寬。討論了帶寬增強的混沌載波之間的偏振分解混沌同步性能以及該同步性能對內(nèi)部參數(shù)失配的影響。最后,在高質(zhì)量的混沌同步下,采用偏分多路復用(PDM)技術(shù)和混沌掩蓋(CM)技術(shù),模擬了四個10 Gb/s信息加載在混沌載波中的傳輸過程,分析了不同光纖信道該系統(tǒng)的通信性能。結(jié)果表明四個10 Gb/s信息在SMF信道傳輸15 km后或者通過140-km DSF信道可獲得有效解調(diào)。
【關(guān)鍵詞】：垂直腔面發(fā)射激光器 延時特征 偏振分解混沌同步 混沌通信 偏分多路復用
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O415.5;TN918
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 混沌11-12
• 1.2.1 混沌的定義11
• 1.2.2 通向混沌的道路11-12
• 1.3 基于VCSELs的混沌產(chǎn)生12-16
• 1.3.1 VCSELs的結(jié)構(gòu)及性能12-13
• 1.3.2 VCSELs的基本理論模型13-16
• 1.4 VCSELs的偏振分解混沌同步16-18
• 1.5 本論文的研究內(nèi)容與意義18-20
• 第2章 VCSELs偏振分解混沌的延時特征抑制和帶寬增強研究20-32
• 2.1 引言20-21
• 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3 結(jié)果與討論22-30
• 2.3.1 延時特征的識別23-24
• 2.3.2 延時特征抑制和帶寬增強24-30
• 2.4 結(jié)論30
• 2.5 延時特征被抑制的寬帶混沌研究進展30-32
• 第3章 基于可變光注入下1550nm VCSELs偏振分解混沌同步的雙向雙信道長距離混沌保密通信研究32-42
• 3.1 引言32-33
• 3.2 理論與模型33-36
• 3.3 結(jié)果與討論36-41
• 3.3.1 混沌同步37-38
• 3.3.2 混沌信號的帶寬增強38-39
• 3.3.3 信息的加密與解密39-41
• 3.4 結(jié)論41-42
• 第4章 結(jié)束語42-44
• 參考文獻44-50
• 致謝50-52
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文52

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王莉,陳弘達,潘鐘,黃永箴,吳榮漢;垂直腔面發(fā)射激光器的研究進展及其應(yīng)用[J];飛通光電子技術(shù);2001年03期

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本文編號：1046846