[發(fā)明專利]一種基于混沌自載波相位調(diào)制的高速密鑰分發(fā)技術(shù)

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• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114584296A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高震森;馬子洋;吳思樂;付松年;王云才;秦玉文
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/556;H04B10/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發(fā)明提供了一種基于混沌自載波相位調(diào)制的高速密鑰分發(fā)實(shí)現(xiàn)方法，主要包括共同驅(qū)動混沌同步、混沌自載波相位調(diào)制和混沌同步鍵控及密鑰提取。

2.所述共同驅(qū)動同步主要包括：一個(gè)驅(qū)動源、三個(gè)光耦合器、兩段傳輸光纖、兩個(gè)摻鉺光纖放大器、兩個(gè)偏振控制器、兩個(gè)光隔離器和兩個(gè)半導(dǎo)體激光器。實(shí)現(xiàn)方法包括：混沌驅(qū)動源產(chǎn)生、注入功率控制、注入偏振態(tài)控制和響應(yīng)激光器混沌同步。

3.所述的混沌自載波相位調(diào)制包括：兩個(gè)光耦合器、四個(gè)光電探測器、兩個(gè)射頻放大器、兩個(gè)相位調(diào)制器、兩個(gè)色散器件。實(shí)現(xiàn)方法包括：混沌激光分束、光電轉(zhuǎn)換、射頻放大、相位調(diào)制、相位混沌到強(qiáng)度轉(zhuǎn)換。

4.所述的混沌同步鍵控及密鑰提取包括：兩個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、兩個(gè)強(qiáng)度調(diào)制器和兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。實(shí)現(xiàn)方法包括：隨機(jī)數(shù)發(fā)生、強(qiáng)度調(diào)制、隨機(jī)數(shù)交換和密鑰提取。

5.所述的共同驅(qū)動同步的產(chǎn)生方法包括以下步驟：1-驅(qū)動源產(chǎn)生的混沌驅(qū)動信號經(jīng)由2-光耦合器分光后。通過3a-傳輸光纖、4a-摻鉺光纖放大器、5a-偏振控制器、6a-光隔離器、7a-光耦合器注入8a-半導(dǎo)體激光器；通過3b-傳輸光纖、4b-摻鉺光纖放大器、5b-偏振控制器、6b-光隔離器、7b-光耦合器注入8b-半導(dǎo)體激光器。分別通過摻鉺光纖放大器和偏振控制器分別調(diào)節(jié)注入功率和注入偏振態(tài)，使得兩個(gè)響應(yīng)激光器實(shí)現(xiàn)混沌同步。8a-半導(dǎo)體激光器輸出的混沌信號經(jīng)過7a-光耦合器輸出到10a-光耦合器中；8b-半導(dǎo)體激光器輸出的混沌信號經(jīng)過7b-光耦合器輸出到10b-光耦合器中。

6.所述的混沌自載波相位調(diào)制的方法包括以下步驟：在共同驅(qū)動混沌同步的基礎(chǔ)上，將8a-半導(dǎo)體激光器輸出通過10a-光耦合器分兩束光其中一束光作為混沌自載波相位調(diào)制的載波，通過14a-相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制。另外一束光經(jīng)由12a-光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，通過13a-射頻放大器放大后作為相位調(diào)制的驅(qū)動信號，以實(shí)現(xiàn)混沌自載波相位調(diào)制。通過混沌自載波相位調(diào)制處理后，混沌激光的光譜得到展寬，再利用15a-色散器件將光譜展寬后的相位混沌轉(zhuǎn)換到強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了混沌帶寬的展寬。最后利用16a-光電探測器將展寬的混沌激光轉(zhuǎn)換為電信號。同理，8b-半導(dǎo)體激光器輸出通過10b-光耦合器分兩束光，其中一束光作為混沌自載波相位調(diào)制的載波，通過14b-相位調(diào)制器進(jìn)行相位調(diào)制。另外一束光經(jīng)由12b-光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，通過13b-射頻放大器放大后作為相位調(diào)制的驅(qū)動信號，以實(shí)現(xiàn)混沌自載波相位調(diào)制。通過混沌自載波相位調(diào)制處理后，混沌激光的光譜得到展寬，再利用15b-色散器件將光譜展寬后的相位混沌轉(zhuǎn)換到強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了混沌帶寬的展寬。最后利用16b-光電探測器將展寬的混沌激光轉(zhuǎn)換為電信號。

7.所述的混沌同步鍵控及密鑰提取的方法包括以下步驟：以9a-隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和9b-隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)作為11a-強(qiáng)度調(diào)制器和11b-強(qiáng)度調(diào)制器的驅(qū)動信號進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，使得混沌自載波相位調(diào)制產(chǎn)生不同的驅(qū)動振幅。當(dāng)兩個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生相同的隨機(jī)數(shù)時(shí)，混沌自載波相位調(diào)制有著相同的驅(qū)動信號振幅，通信雙方可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的混沌同步，并利用17a-模數(shù)轉(zhuǎn)換器和17b-模數(shù)轉(zhuǎn)換器從同步的寬帶混沌信號中提取一致密鑰。但當(dāng)兩個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生不同的隨機(jī)數(shù)時(shí)，混沌自載波相位調(diào)制有著不同的驅(qū)動信號振幅，通信雙方將無法實(shí)現(xiàn)混沌同步。最后通信雙方交換各自隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，只保留隨機(jī)數(shù)相同時(shí)產(chǎn)生的密鑰，從而保證最終密鑰的一致性。

8.所述的基于混沌自載波相位調(diào)制的高速密鑰分發(fā)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，采用混沌自載波相位調(diào)制之后，混沌帶寬不再受限于激光器馳豫振蕩頻率，可以得到寬帶的混沌信號，其時(shí)域呈現(xiàn)出更快速的振蕩，使得進(jìn)行密鑰提取時(shí)可以采用更高速的采樣率，從而產(chǎn)生高速密鑰。