【摘要】：隨著信息時代的到來,信息的高速、高效和安全傳輸與交換成為通信領(lǐng)域的核心問題。光纖通信以其傳輸頻帶寬、信道衰減小和抗干擾性強等突出優(yōu)點,而成為高速有線通信的理想載體。然而,目前處在物理層的光纖信道,無論是采用時分復(fù)用,還是波分復(fù)用,均不具有對傳輸信息的安全保密功能,因此,很容易被竊密。 半導(dǎo)體激光器通過微擾,能產(chǎn)生帶寬達幾GHz到十幾GHz的高維混沌激光,可將速率達數(shù)Gb/s的信息隱藏于混沌激光載波中,從而實現(xiàn)信息的保密安全通信。由于光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到普遍應(yīng)用,所以,如何將混沌激光保密通信與現(xiàn)有光纖通信兼容、通過復(fù)用和補償?shù)燃夹g(shù),既能實現(xiàn)信息保密安全傳輸,又能提高光纖信道的頻譜效率、降低通信成本,成為混沌激光保密通信當(dāng)前迫切需要解決的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題,具有廣闊的應(yīng)用前景。 本論文在充分調(diào)研國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,選擇常規(guī)光纖通信信道承載混沌激光保密通信中的波分復(fù)用和混沌光分復(fù)用、色散補償?shù)汝P(guān)鍵問題,進行了系統(tǒng)深入的理論和實驗研究。具體完成如下創(chuàng)新性的工作： (1)混沌光信號在光纖信道中傳輸會受到光纖的色散和非線性效應(yīng)等因素的影響,從而降低混沌同步和通信的質(zhì)量。為此,提出了單信道混沌激光保密通信的對稱色散補償方案,比較了不同傳輸速率時色散補償前后接收機恢復(fù)信息的質(zhì)量差異,分析了色散補償周期對系統(tǒng)性能的影響。仿真論證了混沌光載波經(jīng)色散位移光纖傳輸后信號的變化情況,表明采用對稱色散補償技術(shù)后,接收機恢復(fù)出信息的質(zhì)量有明顯提高。 (2)提出了常規(guī)光纖通信信道與混沌光信道波分復(fù)用的優(yōu)化方案,通過混沌鍵控加載信息以提高傳輸速率、采用對稱色散補償減小光纖色散的影響和合理調(diào)節(jié)入纖光功率以減小光纖非線性效應(yīng)的影響。仿真實現(xiàn)了在0.8nm的信道間隔下,混沌光信道中2.5Gb/s數(shù)字信息的保密傳輸,常規(guī)光纖通信信道中傳輸10Gb/s的數(shù)字信息,復(fù)用傳輸距離可達500km。 (3)提出了混沌激光通信信道波分復(fù)用的傳輸方案,分析了光纖色散系數(shù)、非線性系數(shù)、信道間隔、信息速率和信息幅度對混沌光同步和復(fù)用通信的影響。仿真結(jié)果表明,隨著光纖鏈路長度的增加,混沌同步性能下降,接收機恢復(fù)出信息的Q因子減��；但信道間隔對混沌同步和Q因子影響不顯著；該系統(tǒng)同時實現(xiàn)了1Gb/s、1.25Gb/s和2.5Gb/s三路信息的波分復(fù)用混沌激光通信。 (4)提出了一種混沌光分復(fù)用的實現(xiàn)方案,解決了同一波長傳輸一路混沌光信號使得光纖信道的利用率仍然不高的問題,定義了同步條件和正交條件來定量衡量混沌光分復(fù)用的性能。仿真分析了混沌激光發(fā)射機輸出光功率的時序圖、功率譜、自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù),及混沌光發(fā)射機激光器的內(nèi)部、外部參數(shù)失配和自發(fā)輻射噪聲對同步性能和正交性能的影響。結(jié)果表明,在滿足同步條件和正交條件下,激光器的參數(shù)可以連續(xù)取值,說明混沌光分復(fù)用的正交空間很大。 (5)研制了1.25Gb/s速率的混沌激光發(fā)射機和接收機,建立混沌激光通信系統(tǒng)并進行了實驗。首先,用光纖環(huán)反饋方式,產(chǎn)生了易于和現(xiàn)有光纖信道耦合的混沌激光載波,實現(xiàn)了開環(huán)下混沌激光同步和承載1.25Gb/s信息的背對背保密通信；其次,采用設(shè)計的實驗系統(tǒng),實現(xiàn)了混沌激光承載1.25Gb/s信息在光纖中100km距離的傳輸；另外,實驗實現(xiàn)了在無色散補償?shù)臈l件下,信道間隔為3nm時混沌光信道和常規(guī)光纖通信信道都承載1.25Gb/s速率信息的波分復(fù)用,傳輸距離達100km。最后,實驗實現(xiàn)了兩路均承載1.25Gb/s速率信息的混沌激光信道的波分復(fù)用,傳輸距離達25km。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O415.5;TN929.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王冰潔;王云才;;基于混沌激光的高速隨機數(shù)產(chǎn)生與時域反射測量技術(shù)[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2012年03期

2 王云才;;混沌激光的產(chǎn)生與應(yīng)用[J];激光與光電子學(xué)進展;2009年04期

3 王云才;馬建議;韓曉紅;王冰潔;;混沌激光相關(guān)法測距系統(tǒng)的信號采集與處理[J];應(yīng)用光學(xué);2011年03期

4 龔天安;王云才;孔令琴;李海忠;王安幫;;面向汽車防撞的混沌激光雷達[J];中國激光;2009年09期

5 曾雄文,陸啟生,馬麗芹,趙伊君;混沌激光對非本征光導(dǎo)型探測器的混沌干擾機制[J];強激光與粒子束;2002年04期

6 韓國華;王云才;;基于混沌激光的傳輸線斷點測量[J];中國激光;2010年08期

7 王安幫;王云才;;混沌激光相關(guān)法光時域反射測量技術(shù)[J];中國科學(xué):信息科學(xué);2010年03期

8 王海軍;;隨機雙向耦合非全同混沌激光器陣列中的斑圖同步[J];南京曉莊學(xué)院學(xué)報;2010年06期

9 陳莎莎;張建忠;楊玲珍;梁君生;王云才;;基于混沌激光產(chǎn)生1Gbit/s的隨機數(shù)[J];物理學(xué)報;2011年01期

10 呂玉祥;牛利兵;張建忠;王云才;;基于混沌激光的500Mb/s高速真隨機數(shù)發(fā)生器[J];中國激光;2011年05期

相關(guān)會議論文 前6條

1 王云才;;混沌激光的產(chǎn)生與應(yīng)用[A];2013年（第五屆）西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

2 王云才;王安幫;;一種新型的抗干擾高精度混沌激光雷達[A];2007年先進激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2007年

3 王云才;;高精度抗干擾混沌激光測距技術(shù)研究[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

4 王云才;;混沌激光的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究[A];第四屆西部十二�。▍^(qū)）市物理學(xué)會聯(lián)合學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2008年

5 王云才;;高精度抗干擾混沌激光測距技術(shù)[A];中國宇航學(xué)會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第十屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

6 王云才;王冰潔;王安幫;;基于混沌激光相關(guān)法的傳輸線故障定位實驗研究[A];第十二屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 趙清春;光纖信道混沌激光通信關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];大連理工大學(xué);2014年

2 張建忠;基于寬帶混沌激光熵源實現(xiàn)高速真隨機數(shù)的產(chǎn)生[D];太原理工大學(xué);2012年

3 王冰潔;混沌激光雷達技術(shù)研究[D];太原理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 錢建軍;混沌激光雷達的發(fā)射和接收系統(tǒng)研究[D];太原理工大學(xué);2011年

2 楊叢淵;混沌激光相關(guān)法光纖斷點定位系統(tǒng)的信噪比改善[D];太原理工大學(xué);2011年

3 李海忠;基于虛擬儀器的混沌激光雷達[D];太原理工大學(xué);2010年

4 馬建議;混沌激光相關(guān)法測距系統(tǒng)的信號采集與處理[D];太原理工大學(xué);2011年

5 陳曉蕾;混沌激光保密光纖通信實驗研究[D];大連理工大學(xué);2014年

6 陳莎莎;基于混沌激光產(chǎn)生物理真隨機數(shù)的后續(xù)處理[D];太原理工大學(xué);2011年

7 苗豐沛;利用太赫茲非對稱解復(fù)用器（TOAD）實現(xiàn)對混沌激光的采樣[D];太原理工大學(xué);2014年

8 周云;混沌激光中兩維信息的傳輸和混沌同步的優(yōu)先選擇[D];蘇州大學(xué);2005年

9 張英英;2.8Gbps隨機數(shù)發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];太原理工大學(xué);2011年

，

本文編號：2559877