[發明專利]一種密鑰空間增強的混沌光保密通信裝置

有效

• 申請號: 202111530897.5
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114337985B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 郭園園;李勇;李青天;王龍生;王安幫;賈志偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04B10/85;H04B10/50;H04B10/25
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

本發明涉及保密通信技術領域，具體是一種密鑰空間增強的混沌保密通信裝置，包括驅動激光器，驅動激光器發出的光經第一分光器后分為兩束，分別入射至第一集成互耦合半導體激光器和第二集成互耦合半導體激光器；第一集成互耦合半導體激光器輸出的激光分為兩束，其中一束經第一加法器加載第一信號，經第一光環形器、第二環形器后被第四光電探測器探測，另一束被第一光電探測器探測；第二集成互耦合半導體激光器輸出的激光分為兩束，其中一束經第二加法器加載第二信號后，經第二光環形器、第一環形器被第三光電探測器探測；另一束被第二光電探測器探測，然后通過減法器解調出加載信號。本發明增強了密鑰空間，提高了混沌光通信的安全性。

技術領域

本發明涉及保密通信技術領域，具體是一種基于集成互耦合半導體激光器的密鑰空間增強的混沌光保密通信裝置。

背景技術

混沌光保密通信由于高速、硬件加密、傳輸距離長、與現行光通信網絡相兼容等特點，受到了廣泛的關注。而密鑰空間的大小是衡量混沌光保密通信安全性的一個重要指標，一般來說密鑰空間越大，系統的安全性就越高。因此，有必要研究一種密鑰空間增強的混沌光保密通信方法。

光反饋半導體激光器由于其結構簡單，易于集成等優點廣泛應用于混沌光保密通信，但是由于其反饋時延和偏置電流能夠通過自相關函數和弛豫振蕩頻率得到，因此，反饋時延和偏置電流不能作為密鑰參數。所以其密鑰空間非常有限，系統的安全性不高。

目前混沌光保密通信中，增強混沌光保密通信密鑰空間的方法主要有以下幾種：

1.增加外腔的數量

通過增加反饋腔的數量，能夠有效隱藏外腔長度的信息（OpticsExpress,Vol.17,No.22,pp.20124-20133,2009），外腔長度也可以用來作為密鑰，從而提高了密鑰空間的維度，增大了系統的密鑰空間。但是外腔數量的增加使得混沌通信收發器的結構更加復雜，易受環境干擾，通信的魯棒性降低，且密鑰空間不大。

2.增加反饋環的復雜性

在反饋回路中嵌入可調控的光電器件，通過增加控制混沌態的器件數量來提升混沌系統的密鑰空間。在光電振蕩器的反饋環中引入16個級聯的FP標準具，理論上可以將密鑰空間增加到10⁴⁸左右（OpticsExpress,Vol.24,No.20,23439-23449,2016）。但是這種方法不便于集成和規模化生產，硬件的一致性難以保證，合法通信雙方實現混沌同步困難。

綜上，現有密鑰空間增強的方法存在易受環境影響、不易集成和密鑰空間不足等缺點。因此，有必要提出一種新的增強密鑰空間的方案，以解決通信過程中密鑰空間不足這一技術障礙。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種密鑰空間增強的混沌光保密通信裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種密鑰空間增強的混沌光保密通信裝置，包括：驅動激光器、第一分光器、第一通信模塊和第二通信模塊；

所述第一通信模塊包括：第一集成互耦合半導體激光器、第二分光器、第一加法器、第一光環形器、第一光電探測器、第一減法器、第三光電探測器；

所述第二通信模塊包括：第二集成互耦合半導體激光器、第三分光器、第二加法器、第二光環形器、第二光電探測器、第二減法器、第四光電探測器；

所述第一集成互耦合半導體激光器和第二集成互耦合半導體激光器均為依次設置的DFB激光器區、無源相位區、放大區和DFB激光器區集成而成；

所述驅動激光器發出的光經第一分光器后分為兩束，分別入射至第一集成互耦合半導體激光器和第二集成互耦合半導體激光器的DFB激光器區；