[發明專利]一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進制真隨機碼產生裝置

無效

• 申請號: 201210043569.7
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102624365A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 項水英;潘煒;鄒喜華;江寧;李念強;劉新開;朱宏娜
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H03K3/42
• 分類號: H03K3/42;H04L9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進制隨機碼產生裝置屬于通信技術領域，具體涉及一種基于光電振蕩器的隨機碼產生方法。

背景技術

隨機數在通信領域有著廣泛的應用，尤其是在保密通信、密碼學、信息安全、雷達系統、數字通信編碼以及量子密鑰分配等領域。

隨機碼的產生方法主要有兩種：一種是基于軟件的方法，即通過數學的方法，采用特有的復雜算法生成高速偽隨機碼；另一種是基于某些物理量固有的隨機性來產生真隨機碼，其隨機性優于偽隨機碼。目前計算能力正在迅速地提高，所以基于特有的復雜算法產生的偽隨機碼已不能滿足安全性要求。常見的物理熵源，即隨機源，主要有：放射性衰變、電子電路熱噪聲、電子振蕩器的頻率抖動、電路混沌、量子隨機事件等。基于電路系統的物理熵源，由于電子器件帶寬的限制，目前已見報道的二進制真隨機碼的速率最高只在Mb/s量級，無法得到高速率的二進制真隨機碼。近年來，利用混沌激光器產生的混沌激光作為真隨機碼發生器的物理熵源得到了廣泛的關注。寬帶混沌激光的獲得，突破了基于電路系統物理熵源的帶寬限制，能實現Gb/s量級甚至上百Gb/s的高速二進制隨機碼。但是，目前常用的通信商用激光器大多內置光隔離器，不易實現激光器輸出信號的光反饋，而且混沌激光的產生需要精密地調節反饋光才能實現，對相位敏感，不易控制。

發明內容

鑒于以上陳述的已有技術的不足，本發明旨在提供一種能利用常見的通信商用器件來實現，且容易控制，又且能產生高速二進制真隨機碼的裝置。

本發明的目的是通過如下手段來實現的。

一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進制隨機碼產生裝置，其特征在于是一種采用高速混沌電信號作為隨機源，利用光電振蕩器實現混沌電信號輸出，通過模數轉換器對輸出的模擬混沌信號量化編碼，在通過數據處理器實現二進制真隨機碼序列輸出的產生裝置；該裝置包括：連續波激光器，可調光衰減器，以及由馬赫增德爾調制器、單模光纖、光電探測器、功率分配器和寬帶微波放大器構成的光電延遲振蕩反饋環路，模數轉換器和數字信號處理器；處理步驟包括：連續波激光器的輸出光信號經過可調光衰減器后注入到馬赫增德爾調制器的光輸入端，馬赫增德爾調制器的輸出光通過一段單模光纖傳輸獲得一定延時后輸入到光電探測器轉換成電信號，得到的電信號由功率分配器分成兩路，其中一路經過寬帶微波放大器后輸入到馬赫增德爾調制器的射頻端口從而構成光電延遲振蕩反饋環路，另外一路通過模數轉換器、數據處理器后得到二進制真隨機碼序列。

經過以上設計后，通過合理地調節可調光衰減器控制輸入到馬赫增德爾調制器的輸入光功率，或改變反饋環路的等效鏈路增益，可以使光電振蕩器輸出高速混沌電信號。利用該混沌信號通過模數轉換，以及數字信號處理器即可實現高速真隨機碼輸出。

本發明基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進制隨機碼產生裝置和已見報道的真隨機碼發生器相比有以下優點：

1.利用現有的常用通信系統用器件，低成本，易于實現。

2.非線性光電延遲振蕩器對反饋信號的相位和偏振不敏感，穩定性高。

3.只需調節可調光衰減器，或改變反饋環路的等效鏈路增益，即可實現非線性光電延遲振蕩器的混沌輸出，易于控制。

4.能夠產生高速二進制真隨機碼。

附圖說明如下：

圖1.本發明裝置的系統框圖。

圖2.非線性光電延遲振蕩器的混沌輸出。

圖3.非線性光電延遲振蕩器產生的二進制隨機碼。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施作進一步的描述。

如圖1所示，本發明裝置由連續波激光器，可調光衰減器，以及由馬赫增德爾調制器、單模光纖、光電探測器、功率分配器和寬帶微波放大器構成的光電延遲振蕩反饋環路，直流電源、模數轉換器和數字信號處理器構成。