基于光纤信道的1550nm垂直腔面发射激光器的长距离双向双信道混沌保密通信研究

【摘要】科技发展的日新月异与技术的日益成熟带来了信息社会的不断进步。随着信息化社会的发展,人们对于通信的容量、通信速率以及安全性的要求越来越高,具备高速率、大容量与高保密性的新型保密通信系统将成为研究的热点。由于混沌信号具有易于复制性、高度复杂性、不可预测性以及易于实现等特点,可以将其作为信息传输的载体即混沌载波,用于实现混沌保密通信。由垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)构成的光混沌系统具有很多优势,比如大带宽,低衰减,单纵模光输出、低阈值电流、易于集成、以及易于与光纤耦合等,可以将VCSELs用于光纤通信系统,从而实现高速长距离的光纤混沌保密通信。此外,VCSELs在合适的参数和初始条件的情况下,还可以产生两个正交的线偏振混沌信号,为实现双信道混沌保密通信提供了可能性。目前人们对基于半导体激光器的混沌同步保密通信进行了一定的研究,但基于1550nm-VCSELs的双向双信道长距离的光纤混沌保密通信系统的研究相对很缺乏。本文简要介绍了混沌以及混沌同步的基本理论以及VCSELs的基本原理,阐述了光纤信道对于混沌保密通信的影响,重点研究了基于1550nmm-VCSELs的长距离双向双信道光纤混沌保密通信系统。该系统由一个带反馈的驱动激光器注入到两个响应激光器构成。基于同一混沌信号光注入下两个1550nm-VCSELs中两对应线性偏振模式之间的混沌同步,提出了一种可实现信息的长距离双向双信道光纤混沌保密通信的系统模型。通过建立相应的理论模型,重点对系统的混沌同步性能、双向双信道通信性能、光纤信道对信息传输的影响等进行了理论仿真研究。研究结果表明：驱动激光器产生的同一混沌光分别注入到两个响应激光器,在合适的参数条件下,两个响应激光器与驱动激光器间的相关系数较低,并且两响应激光器两个对应的线偏振模式之间均可实现高质量的等时混沌同步；基于两个响应激光器的对应线偏振模式间高质量的等时混沌同步,可以实现两激光器之间的双向双信道通信；引入光纤作为通信信道,传输2.5Gbit/s的信息：当采用普通单模保偏光纤作为通信信道时,可以传输60km后解调信息的Q因子仍保持在6以上；采用色散位移保偏光纤时,传输200km后解调信息的Q因子仍可以保持在6以上。因而,该系统模型可以用于实现信息的长距离、双向、双信道混沌保密传输。
【作者】赵艳梅；
【导师】吴正茂；
【作者基本信息】西南大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】1550nm垂直腔面发射激光器(1550nm-VCSELs)；双向双信道；混沌保密通信；光纤信道；

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