《基於寬頻混沌熵源產生全光高速隨機數》是依託太原理工大學，由王娟芬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於寬頻混沌熵源產生全光高速隨機數
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王娟芬
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨機數在國家信息安全等領域中具有重要套用。基於熱噪聲、振盪器採樣等物理現象產生的真隨機數，受電子器件頻寬的限制，速率低於100Mb/s，無法滿足高速通信系統的安全需要。近兩年研究證明，利用寬頻混沌雷射代替混沌電路，能夠產生速率達Gb/s的隨機數。但現有這一技術的模數轉換和邏輯處理仍在電域中進行，所產生的隨機數碼率與當前光通信幹線速率還有較大差距。.本項目提出一種產生全光高速隨機數的實現方案。該方案基於混沌半導體雷射器產生的超寬頻混沌雷射，利用SOA-MZI作為全光開關和λ/4 DFB-LD作為全光觸發器分別實現對混沌光信號的採樣、比較觸發等全光模數轉換，獲得一路全光高速隨機數。通過對兩路不相關的全光隨機數的全光異或處理，可最終實現全光隨機數的高速輸出。.本方案完全在光域中進行，不受電子器件頻寬的限制，且與光通信系統中的信息兼容，是一種全新的、數十GHz的隨機數全光產生方案。
結題摘要
本項目提出一種基於混沌雷射產生全光高速隨機數的方案。該方案以混沌半導體雷射器產生的超寬頻混沌雷射為熵源，依次利用全光開關和全光觸發器實現對混沌光信號的採樣和觸發，最終得到全光隨機數的高速輸出。該方案完全在光域中進行，不受電子器件頻寬的限制，且與光通信系統中的信息兼容，是一種全新的、數十GHz的全光隨機數產生方案。我們按原定計畫開展了研究，並取得了以下研究成果:提出了多種產生高頻寬混沌雷射信號的技術（如光注入、光纖環形振盪器、延時自干涉等），實驗實現了20~30 GHz頻譜平坦的混沌雷射輸出；初步建立了表征混沌態的參數與表征隨機特性的參數之間的定量關係；提出了多種面向連續混沌雷射信號的全光採樣方案（如基於交叉相位調製、電光調製和四波混頻等效應的方案），數值實現了5~10 GHz速率的全光採樣；提出並數值論證了多種面向混沌光脈衝序列的全光量化方案，如基於DFB雷射器的全光比較器及全光觸發器方案；提出並論證了基於離散型混沌信號產生高速全光隨機數的方案，如基於脈衝幅度混沌信號和基於混沌自脈動的方案等，可數值獲得10 Gbps以上的隨機數；探索了全光採樣等實驗方案。
