[發明專利]一種基于儲備池計算的激光混沌同步保密通信方法及系統

有效

• 申請號: 202110020176.3
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112822003B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張建國;劉家躍;戴震;李創業;李豪豪;牛晨豐;王云才
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04B10/25;H04B10/85;H04L27/18
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

1.一種基于儲備池計算的激光混沌同步保密通信方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：第三方驅動激光器（6）通過反射鏡（9）的光反饋作用產生混沌激光，所述混沌激光依次經過分光比為50：50的第一光耦合器（41）和第二光耦合器（42）后輸出兩路均等光，這兩路輸出光分別同時經過第一光電探測器（81）、第二光電探測器（82）的光電轉換作用和第一放大器（71）、第二放大器（72）的放大作用，轉化為混沌電信號，其中一路混沌電信號作為驅動信號輸出至發送端的相位調制器（3），另一路混沌電信號作為驅動信號輸出至接收端的ADC模塊；

步驟二：所述步驟一中輸入至發送端的混沌電信號經相位調制器（3）的非線性作用后耦合在主激光器（1）的反饋回路中，使主激光器（1）產生激光混沌載波，具體步驟包括：

步驟 2.1：主激光器（1）產生連續光注入光環形器（2），所述光環形器（2）為主激光器（1）提供反饋回路；

步驟 2.2：將相位調制器（3）置于步驟2.1的反饋回路中，主激光器（1）的輸出光經相位調制器（3）的非線性調制作用，并經過第三光耦合器（43）和光隔離器（5）后反饋回主激光器（1）；

步驟 2.3：所述步驟2.2中反饋回主激光器（1）的光對主激光器（1）形成擾動，使主激光器（1）產生混沌載波；

所述混沌載波經第三光耦合器（43）和第四光耦合器（44）的分束后，分兩路輸出，一路混沌載波經第三光電探測器（83）傳輸至接收端的儲備池計算模塊（10）；

另一路混沌載波c(t)疊加原始信息m(t)后產生混沌加密信號c(t)+m(t)，所述混沌加密信號經光纖環路（15）傳輸至接收端；

步驟三：所述步驟一中輸入至接收端的混沌電信號經ADC模塊后作為儲備池計算模塊（10）的輸入，在儲備池訓練階段與來自發送端的混沌載波的共同作用下，通過交叉預測算法來訓練儲備池，使儲備池計算模塊（10）與主激光器（1）同步；

所述儲備池訓練階段的步驟具體為：所述第三方驅動激光器（6）的輸出經第二光電探測器（82）和ADC模塊后作為儲備池計算模塊（10）的輸入，用于迭代生成儲備池內部節點狀態；在訓練階段，發送端的混沌載波數據通過背對背方式傳輸至儲備池計算模塊（10），并作為儲備池計算的目標輸出數據，用于計算儲備池與輸出層的連接權重；

步驟四：在儲備池測試階段，發送端停止向接收端傳送混沌載波，只發送混沌加密信號，每發送一段混沌加密信號數據，接收端的儲備池計算模塊（10）會在第三方驅動激光器（6）的同步控制作用下輸出與發送端同步的混沌載波c’(t)，混沌加密信號c(t)+m(t)與同步混沌載波c’(t)兩者經過減法器（14）解調出有用信息m’(t)。

2.根據權利要求1所述的一種基于儲備池計算的激光混沌同步保密通信方法，其特征在于：所述步驟二中傳輸至接收端的混沌加密信號經過第四光電探測器（84）的光電轉換作用后作為接收端解密用的信號。