[發明專利]一種基于微分反饋環的寬帶電光混沌產生方法

在審

• 申請號: 202211440934.8
• 申請日: 2022-11-17
• 公開（公告）號: CN115865213A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 王宏祥;于美彤;紀越峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B10/548
• 分類號: H04B10/548;H04B10/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于微分反饋環的寬帶電光混沌產生方法，該混沌光產生系統包括：激光器、相位調制器、光纖延遲線、馬赫曾德爾干涉儀、光電探測器、電微分器，電放大器，實施例的目的在于提供一種寬帶光學混沌產生系統，相位調制器接收半導體激光器的發射光束；延遲線對光信號進行延時；馬赫曾德爾干涉儀將光信號分為兩路然后進行干涉；光電探測器將光信號變為電信號；微分器對混沌進行時域微分；然后利用電放大器對微分后的混沌進行放大；將放大后的電信號作為光電相位調制器的驅動電壓。本發明解決了反饋混沌系統中時延暴露的安全性問題，提高了產生的混沌的帶寬，且結構簡單，在應用中比較容易實現。

技術領域

本發明涉及混沌光通信領域，針對目前電光混沌系統中，時延難以隱藏和混沌帶寬不足難以掩藏高速信號的安全性問題，提出了在單路電光反饋回路中引入微分模塊進行循環非線性變換，增強混沌的非線性，提升混沌的復雜度，增大混沌的帶寬，從而在物理結構簡單的條件下實現了高質量混沌光信號的生成。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，人們對通信質量的要求越來越高，全光網是現代通信網最理想的承載技術。光通信在致力于實現大帶寬、高容量和低時延的同時，由于傳輸透明化，信息開放共享而面臨巨大的安全隱患。如何提升光通信系統的安全性越來越受到廣泛的關注。

光學混沌由于具有初值敏感性、偽隨機性和不可長期預測、與目前的光纖通信系統兼容等特性而成為近年來的研究熱點，廣泛應用于激光混沌隨機數的產生、激光混沌通信、混沌密鑰分發等領域。電光反饋混沌由于其復雜的非線性動力學和簡單的結構而成為產生混沌激光器的重要方法之一。然而，電光反饋環的時延難以隱藏，混沌的復雜度低，電器件的引入限制了混沌的帶寬性能，為了提高光學混沌的帶寬，人們提出了很多方法。首先改變電光反饋環的結構，如互耦合的電光反饋環、多電光反饋環并聯互注入系統、電光混沌與全光混沌級聯等；但是研究發現隨著混沌光的復雜度增加，系統硬件結構復雜度增加。其次，在電光反饋混沌系統中加入色散器件、非線性器件、和數字域的非線性變換等可以提升系統的復雜度和帶寬特性，但混沌的帶寬仍然難以滿足光通信的高速傳輸的需求。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種引入電光微分反饋環的混沌系統，該系統通過將微分器引入電光延時反饋環，從而將低復雜度的窄帶混沌變為高復雜度的寬帶混沌。該方法產生的混沌具有復雜度高，時延隱藏，帶寬增強的優點。

首先，本發明提供基于微分反饋環的寬帶電光混沌產生系統裝置，以實現高復雜度的時延隱藏的、寬帶相位混沌，本系統包括：依次連接激光器、相位調制器、光纖延遲線、馬赫曾德爾干涉儀、光電探測器、電微分器，電放大器。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：首先將DFB激光器產生的線寬窄線寬連續波激注入電光相位調制器，相位調制器輸出的光通過光延遲線，然后經過延時為馬赫曾德爾干涉儀，將相位波動轉換成強度變化，光信號通過光電探測器，電信號通過一個微分模塊，然后通過電放大器進行電信號幅值的調整，最后作為調制信號輸入電光相位調制器。以上器件連接在一起形成了一個光電微分反饋環，可以產生類噪聲的超寬頻帶的相位混沌光信號。

優選地，激光器為窄線寬的DFB連續光激光器。

優選地，光纖延遲線為可調光纖延遲線。

本發明實例提供的方案，可以實現高復雜度的相位混沌光的產生，解決了電光反饋環時延暴露、混沌復雜度低、帶寬窄的問題。

附圖說明

圖1是本發明的基于電光微分反饋環的混沌產生系統框圖；

圖2是本發明的一個較佳實例的結果圖，微分反饋相位混沌系統中各點的混沌動態圖包括：第一行為光電探測器后的混沌電信號,第二行為相位調制器的驅動電壓混沌信號,第三行為相位調制器輸出的混沌光。具體為(a1-a3)為時域電信號波形和光相位變化,(b1-b3)為概率密度函數圖,(c1-c3)為吸引子,(d1-d3)為功率譜估計圖；

圖3是本發明的一個較佳實施例的分岔圖；