基於矽光調製器的混沌保密通信系統的研究

《基於矽光調製器的混沌保密通信系統的研究》是依託北京郵電大學，由肖井華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於矽光調製器的混沌保密通信系統的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：肖井華
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

本申請提出了一種基於矽光調製器的混沌信號產生與同步的方案，並擬利用其實現混沌掩蓋保密通信的演示。矽光調製器是該方案的核心單元：一方面，它實現電信號到光信號的電光轉換；另一方面，這一轉換過程中的非線性傳輸函式提供了產生混沌所需的非線性映射。電光轉換所得光信號在延遲後經過光纖放大器、可調光衰減器後被光電探測器及射頻放大器轉換為電信號。該電信號對矽光調製器進行驅動形成反饋，反饋強度的大小由光纖放大器等部件的設定來調節。上述非線性映射與延遲反饋的組合構成混沌信號產生系統。待傳輸的明文加在該混沌信號上，生成類噪聲的混合信號，完成加密過程。該混合信號傳送到接收機上後，再由一相應的混沌系統分離其中的混沌信號，完成解密過程。本課題的主要研究內容包括矽光調製器設計與加工、混沌信號產生與同步系統搭建、混沌掩蓋保密通信演示三個方面。主要創新在於採用集成光學元件實現混沌保密通信，有利於減小系統體積並提高其穩定性。

結題摘要

本課題提出並實現了一種基於矽光調製器的混沌信號產生方案。矽光調製器是該方案的核心單元：一方面，它實現電信號到光信號的電光轉換；另一方面，這一轉換過程中的非線性傳輸函式提供了產生混沌所需的非線性映射。本課題通過對MZI矽光調製器的工藝參數（主要是摻雜濃度與位置以及MZI臂長等）進行最佳化，我們獲得了靜態消光比大於20dB，3dB頻寬均大於12.5GHz，3 dB頻寬差異小於10%的調製器。以MZI矽光調製器為核心單元，我們搭建了混沌信號產生系統。在該系統中，電光轉換所得光信號在延遲後經過光纖放大器、可調光衰減器後被光電探測器轉換為電信號。該電信號對矽光調製器進行驅動形成反饋，反饋強度的大小由光纖放大器來調節。延遲時間及雷射波長的設定對系統的動態演化也有著重要的影響。上述非線性映射與延遲反饋的組合構成混沌信號產生系統。我們利用該系統觀測到了倍周期信號、混沌信號及穩定的奇異態信號（1頭至8頭）。我們對該混沌信號產生系統進行了建模，基本思想是根據各組成單元的時間相應特性列出系統微分方程，然後進行差分化以模擬系統動態行為。該數值模型給出了與實驗系統相近的時間演化波形。本課題所研究的採用矽基電光調製器構建的延遲反饋系統，對混沌信號的產生與同步，以及奇異態的實驗研究都有著重要的意義。