本文選題：混沌激光保密通信 + 偏振復用�。� 參考：《大連理工大學》2016年博士論文

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務的爆炸式增長,對光網(wǎng)絡的數(shù)字化、寬帶化、智能化和安全保密等性能提出了更高的要求,在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)升級改造后,光接入網(wǎng)成為了解決通信網(wǎng)“最后一公里”問題的關鍵。作為連接服務提供商和終端用戶的饋入網(wǎng)絡,光接入網(wǎng)的保密性與生存性是兩大不容忽視的重要問題。但現(xiàn)階段物理層中的光層并不具有保密功能,使得光接入網(wǎng)很容易被竊聽和攻擊。同時,光接入網(wǎng)結構復雜,易發(fā)生故障,且目前鏈路故障檢測手段復雜、設備成本高,使得網(wǎng)絡運維效率低下、成本較高。混沌激光具有類噪聲的隨機起伏特性,可用于隱藏待傳輸?shù)男畔?從而實現(xiàn)保密通信。同時,混沌激光良好的自相關特性可用于光纖鏈路故障點的檢測與定位。因此,如何將混沌激光的眾多優(yōu)勢應用于光接入網(wǎng)中,既能夠?qū)崿F(xiàn)高速率、高覆蓋的光接入網(wǎng)保密通信,又能夠?qū)崟r監(jiān)測網(wǎng)絡的故障,提高光接入網(wǎng)的運維效率,降低運維成本,成為混沌激光應用研究亟待解決的關鍵科學與技術問題,具有巨大的潛在應用價值。本論文在充分調(diào)研國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上,選擇混沌激光保密通信偏振復用傳輸、實時在線光纖鏈路故障監(jiān)測、寬帶混沌光接入網(wǎng)結構,以及寬帶混沌激光發(fā)射機與通信系統(tǒng)等關鍵問題,進行了系統(tǒng)深入的理論和實驗研究。具體完成如下創(chuàng)新性工作：(1)提出了混沌激光保密通信偏振復用傳輸技術與方案,增加了混沌激光保密通信光接入網(wǎng)的復用維度,分別實現(xiàn)了單波長x和y偏振方向的混沌激光保密通信偏振復用和常規(guī)光通信與混沌激光保密通信的偏振復用。所有通信信道承載的數(shù)據(jù)速率均為1.25Gb/s,傳輸距離達22.54 km。此外,還實驗觀測和分析了接收端信號泄露和發(fā)送端入纖光功率的變化對系統(tǒng)通信性能的影響。(2)提出了利用混沌激光保密通信系統(tǒng)中的通信信號進行實時在線光纖鏈路故障檢測的方法,實現(xiàn)了在兩種光接入網(wǎng)結構：WDM-PON和EPON中的保密通信與實時在線故障檢測與定位。對于WDM-PON,提出了基于在線混沌光時域反射儀和基于一種波長可調(diào)諧混沌光時域反射儀兩種實現(xiàn)方案,并對兩種方案中影響故障定位性能的因素進行了分析。對于EPON,提出了混沌光序列編碼器,實現(xiàn)了對于EPON中光纖鏈路故障點的精確定位。實驗結果表明,該方法的故障檢測過程與正常通信互不干擾,具有實時在線故障檢測與定位功能,且可對距OLT端20 km以上的故障點進行高精度定位。(3)提出了基于寬帶混沌激光的環(huán)形光接入網(wǎng)保密通信與故障監(jiān)測技術與方案,既實現(xiàn)了信息在環(huán)網(wǎng)上的安全保密傳輸,又解決了樹狀拓撲結構網(wǎng)絡可靠性低等問題。設計了關鍵網(wǎng)元、一種適用于該接入網(wǎng)結構的寬帶混沌激光發(fā)射機與雙向?qū)拵Щ煦缂す獗Ｃ芡ㄐ畔到y(tǒng)。分別對混沌激光發(fā)射機、寬帶混沌通信系統(tǒng)以及環(huán)形接入網(wǎng)的性能進行了數(shù)值仿真分析。此外,結合網(wǎng)絡與關鍵網(wǎng)元結構設計了故障保護方案以及實時在線故障檢測與定位方案。結果表明,混沌激光載波的帶寬高于20 GHz,可實現(xiàn)OLT與ONU之間的雙向長距離混沌激光保密通信,單波長速率可達10 Gb/s；經(jīng)過色散補償,傳輸距離可高達100 km。此外,該接入網(wǎng)結構可靈活改變數(shù)據(jù)傳輸方向以規(guī)避故障點,同時基于寬帶混沌激光可實現(xiàn)實時在線故障檢測與定位功能。(4)提出了一種光子集成混沌激光發(fā)射機的新結構及其設計方法,設計了發(fā)射機中的光子晶體波導結構及有源與無源器件結構,對該發(fā)射機的性能進行了數(shù)值仿真分析。結果表明,利用光子晶體波導,可將芯片尺寸縮短至1.125 mm。同時,該發(fā)射機可在6mA的半導體光放大器注入電流下輸出混沌激光,降低了發(fā)射機的功耗。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN915.6;TN918.8

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本文編號：1738096