[發(fā)明專利]光纖瑞利散射信號(hào)探測(cè)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910049880.0
• 申請(qǐng)日: 2009-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101557257A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖石林;史杰;韋建文;陳荷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/08
• 分類號(hào): H04B10/08
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光通信技術(shù)領(lǐng)域的器件，具體是一種基于全反射原理的光纖瑞利散射信號(hào)探測(cè)器。

背景技術(shù)

長(zhǎng)久以來(lái)，人們?cè)诠饩W(wǎng)絡(luò)的安全性上認(rèn)識(shí)不足。傳統(tǒng)上認(rèn)為光纖通信具有保密性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，從而忽視了對(duì)光纖通信的安全性分析。近年來(lái)，隨著對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中光器件的認(rèn)識(shí)不斷深入和對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)攻擊方法的研究逐漸深入，光網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題成為一個(gè)重要的課題。由于光網(wǎng)絡(luò)的傳輸數(shù)據(jù)率很高，單根光纖的傳輸速率超過(guò)T比特級(jí)，所以即使遭受短時(shí)間的攻擊也會(huì)導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)泄露，造成巨大損失；光網(wǎng)絡(luò)的透明特性對(duì)于攻擊信號(hào)和傳輸信號(hào)同樣透明，給網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)極大潛在隱患；目前光網(wǎng)絡(luò)中使用的一些器件都存在一定的安全隱患，其安全性不能適應(yīng)保密通信的要求等。由此可見(jiàn)，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)及光纜的安全攻擊、防守與竊聽(tīng)的技術(shù)研究十分緊迫。

光纖中光信號(hào)的提取是光網(wǎng)絡(luò)攻防的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)之一，目前主要有接入法、分光法和非接觸式竊聽(tīng)三類，三類方法都有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)：

(1)、接入法：即采用將光纖短暫地插入竊聽(tīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)竊聽(tīng)。如果時(shí)間足夠短，網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短暫的小差錯(cuò)而允許光繼續(xù)傳輸。由于目前單根光纖中的信息傳輸課達(dá)T比特級(jí)，所以即使短時(shí)間的竊聽(tīng)也能得到大量有用信息，從而實(shí)現(xiàn)間斷地竊聽(tīng)。從實(shí)現(xiàn)的角度看，接入法是最簡(jiǎn)單的方法。但是此法本質(zhì)上是一種破壞原有通信的方法，易被發(fā)現(xiàn)。

(2)、分光法：即對(duì)待竊聽(tīng)光纖進(jìn)行特定地操作，使得光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)部分泄漏到光纖外部，再將泄漏出的部分光搜集起來(lái)，恢復(fù)出光纖中傳輸?shù)脑夹盘?hào)，以達(dá)到光纜竊聽(tīng)的目的。分光法的優(yōu)點(diǎn)是不破壞光纖中原有的數(shù)據(jù)流，相對(duì)較易實(shí)現(xiàn)，且當(dāng)光纖中泄漏出的光功率小于總功率的2％時(shí)，系統(tǒng)很難發(fā)現(xiàn)。由于分光法不可避免地導(dǎo)致部分光功率衰減，因此理論上仍然可以被探測(cè)到。此種方案中最常見(jiàn)的是微彎法。微彎法是利用將光纖彎曲到一定的半徑，光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)將會(huì)有部分泄露到光纖外部，探測(cè)這部分泄露光信號(hào)可實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖的竊聽(tīng)；還可利用光纖夾具夾持光纖，也會(huì)有部分光信號(hào)泄露出來(lái)，泄露的光信號(hào)被搜集后可以恢復(fù)出被竊聽(tīng)光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)。

(3)、非接觸式竊聽(tīng)：即不改變光纖中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，也不改變光纖的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)光纖的竊聽(tīng)。由于其“非接觸”和不從光纖中“偷”光的特點(diǎn)，所以此法最不容易被發(fā)現(xiàn)。以下兩點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)光纖的非接觸式竊聽(tīng)：一是通過(guò)射入待竊光纖額外的光，通過(guò)其和光纖中原有光信號(hào)的相互作用，來(lái)推斷原光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)；二是利用光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)輻射出光纖的瑞利散射信號(hào)，以此推斷光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，達(dá)到信息竊聽(tīng)的目的。德國(guó)電信的Herbert?Walter提交的一份專利EP?0915356A1，US?6,265,710B1，提出了利用搜集輻射出石英光纖的瑞利散射信號(hào)來(lái)推斷光纖中信號(hào)的方法，但是具有搜集效率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光纖瑞利散射信號(hào)探測(cè)器，能大幅提高光信號(hào)搜集效率并可應(yīng)用于光纜信息竊取的瑞利散射信號(hào)搜集結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于全反射原理的光纖瑞利散射信號(hào)探測(cè)器包括：一個(gè)石英的橢圓柱體，所述橢圓柱體由兩個(gè)沿長(zhǎng)軸方向切開(kāi)的半橢圓柱體組成，在橢圓柱體的兩個(gè)焦點(diǎn)處為兩個(gè)大小相等的圓形通道，在其中一個(gè)通道中設(shè)置與通道形狀、長(zhǎng)度相同的光電探測(cè)器。

所述橢圓柱體的長(zhǎng)度為10～30mm。

所述的橢圓柱體外壁鍍鋁膜。橢圓柱體外壁鍍高反射膜的目的是減小透射到圓柱體外部的瑞利散射信號(hào)，盡可能地保證光在柱體內(nèi)部反射，減小光信號(hào)的損失。

所述圓形通道直徑為130μm。主要取決于光電探測(cè)器的尺寸大小。橢圓柱體被加工成兩部分，并在兩條焦點(diǎn)連接線的位置分別加工成與光纖和探測(cè)器尺寸匹配的凹槽(合成圓形通道)，以利于后期裝配。

橢圓柱體由兩個(gè)半橢圓柱體組成，將待竊聽(tīng)光纖的一段剝?nèi)ネ扛矊雍笾糜跈E圓柱體的其中一焦點(diǎn)位置的圓形通道內(nèi)，而在另一焦點(diǎn)線位置的圓形通道內(nèi)放置園柱型的光電探測(cè)器。在橢圓柱體的橫截面上，從橢圓焦點(diǎn)處發(fā)出的瑞利散射信號(hào)，經(jīng)過(guò)橢圓內(nèi)壁反射后，都將匯聚于橢圓的另一焦點(diǎn)處，從而實(shí)現(xiàn)瑞利散射信號(hào)接收。

圓柱型的特殊光電探測(cè)器被放置于橢圓焦點(diǎn)位置，所以理論上在此橢圓截面上的瑞利散射信號(hào)可以100％地被探測(cè)器搜集到，為后期的信號(hào)處理以提取該光纖中傳輸?shù)男畔⒌於ɑA(chǔ)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果：