[發(fā)明專利]基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110038712.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112865874B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭立卓;劉智洋;肖石林;張之儀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/85;H04B10/69;H04L9/08
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括：

發(fā)送端模塊：基于雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器架構(gòu)，利用電學(xué)延時(shí)和電學(xué)衰減器件調(diào)節(jié)模擬噪聲的延時(shí)和衰減，作為二維正交密鑰對(duì)信號(hào)進(jìn)行加密，配合拜倫電反相器將信號(hào)反相，在雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器內(nèi)部生成光學(xué)加密信號(hào)；

光纖傳輸模塊：完成光學(xué)加密信號(hào)從發(fā)送端到接收端的光纖傳輸和傳輸損傷的補(bǔ)償；

接收端模塊：基于自適應(yīng)光學(xué)自干擾消除架構(gòu)，通過(guò)運(yùn)行正三角形算法，自適應(yīng)地根據(jù)解調(diào)有用信號(hào)的質(zhì)量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)接收端參考路的延時(shí)與衰減；自適應(yīng)地尋找到最佳密鑰，完成對(duì)有用信號(hào)的自適應(yīng)接收解密和對(duì)模擬噪聲的自適應(yīng)消除，生成最佳密鑰；

所述接收端模塊包括：

電吸收調(diào)制激光器：模擬噪聲經(jīng)過(guò)電吸收調(diào)制激光器后變換到光域；

可調(diào)光延時(shí)線和可調(diào)光衰減器：經(jīng)過(guò)電吸收調(diào)制激光器后變換到光域的模擬噪聲，依次通過(guò)可調(diào)光延時(shí)線和可調(diào)光衰減器進(jìn)行密鑰匹配；

平衡光電探測(cè)器：經(jīng)過(guò)密鑰匹配后的信號(hào)進(jìn)入平衡光電探測(cè)器的負(fù)向端口，和進(jìn)入正向端口的信號(hào)相減，恢復(fù)出有用信號(hào)；

所述接收端模塊還包括自適應(yīng)單元，通過(guò)運(yùn)行自適應(yīng)正三角形算法，根據(jù)當(dāng)前解調(diào)出的有用信號(hào)的質(zhì)量，自適應(yīng)的接收端的密鑰，匹配模擬噪聲，直到收斂到最佳密鑰，去除保護(hù)的模擬噪聲，恢復(fù)有用信號(hào)，完成最優(yōu)密鑰的自適應(yīng)尋找過(guò)程和有用信號(hào)的自適應(yīng)解密。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送端模塊包括：

雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器：光源提供的光載波通過(guò)雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器，雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器的上端口輸入有用信號(hào)，下端口輸入模擬噪聲；

可調(diào)電衰減器：模擬噪聲先經(jīng)過(guò)可調(diào)電衰減器進(jìn)行信號(hào)的衰減；

可調(diào)電延時(shí)線：經(jīng)過(guò)可調(diào)電衰減器的模擬噪聲再通過(guò)可調(diào)電延時(shí)線調(diào)節(jié)延時(shí)，完成二維密鑰加密；

拜倫電反相器：完成二維密鑰加密的模擬噪聲通過(guò)拜倫電反相器反相之后進(jìn)入雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器的下端口，利用拜倫反相器對(duì)信號(hào)進(jìn)行反相，從而利用雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器完成信號(hào)的相加。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器偏置在正交點(diǎn)，雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器上端口和下端口的信號(hào)能夠相減，利用信號(hào)的合路相加和電光調(diào)制完成模擬光學(xué)加密，得到光學(xué)加密信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖傳輸模塊包括：

單模光纖：將雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器輸出的光學(xué)加密信號(hào)從發(fā)送端模塊傳遞到接收端模塊；

摻鉺光纖放大器：摻鉺光纖放大器放置在光纖鏈路中，補(bǔ)償長(zhǎng)距離光纖傳輸后損失的信號(hào)功率。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)，其特征在于，從發(fā)送端模塊傳輸過(guò)來(lái)的光學(xué)加密信號(hào)輸入平衡光電探測(cè)器的正向端口與從平衡光電探測(cè)器的負(fù)向端口進(jìn)入的經(jīng)過(guò)密鑰匹配后的信號(hào)完成相減，恢復(fù)解調(diào)有用信號(hào)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密

傳輸系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)參考路的延時(shí)和衰減收斂到最佳匹配點(diǎn)時(shí)，加密噪聲被完全消除，自干擾消除系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)消除。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸系統(tǒng)，其特征在于，接收端模塊中密鑰自適應(yīng)尋找過(guò)程為合法用戶解調(diào)信號(hào)，開(kāi)始計(jì)算傳輸信號(hào)的誤碼率，

-如果誤碼率小于設(shè)定閾值，則結(jié)束自適應(yīng)過(guò)程，得到所需被加密信號(hào)，此時(shí)延時(shí)衰減為最佳密鑰；

-如果誤碼率大于設(shè)定閾值，則運(yùn)行自適應(yīng)算法，調(diào)節(jié)延時(shí)和衰減之后再次計(jì)算誤碼率，再次進(jìn)行判斷得到最佳密鑰。

8.一種基于光學(xué)自干擾消除的自適應(yīng)解密光加密傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：當(dāng)需要進(jìn)行信息傳輸時(shí)，發(fā)送端模塊將待傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)通過(guò)雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器的上端口送入雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器；

步驟2：模擬噪聲源經(jīng)過(guò)電衰減和電延時(shí)后，進(jìn)行二維正交加密；

步驟3：通過(guò)拜倫電反相器，配合直流偏置在正交點(diǎn)的雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器，模擬噪聲從雙驅(qū)動(dòng)馬赫增德?tīng)栒{(diào)制器下端口進(jìn)入，生成光學(xué)加密信號(hào)；

步驟4：完成加密過(guò)程后的光學(xué)加密信號(hào)通過(guò)光纖傳輸模塊進(jìn)行光纖傳輸和補(bǔ)償，以光信號(hào)的形式到達(dá)接收端模塊；

步驟5：光學(xué)加密信號(hào)進(jìn)入接收端模塊的上路徑，從正向端口進(jìn)入平衡光電探測(cè)器；

步驟6：復(fù)制的模擬噪聲經(jīng)過(guò)接收端模塊的下路徑的電吸收調(diào)制激光器后，依次通過(guò)光學(xué)延時(shí)和光學(xué)衰減器完成密鑰匹配，再進(jìn)入平衡光電探測(cè)器的負(fù)向端口；

步驟7：從正向端口進(jìn)入的光學(xué)加密信號(hào)和從負(fù)向端口進(jìn)入的經(jīng)過(guò)密鑰匹配的噪聲完成相減，恢復(fù)解調(diào)有用信號(hào)。