色散光反饋半導體雷射器產生無周期混沌雷射

《色散光反饋半導體雷射器產生無周期混沌雷射》是依託太原理工大學，由王安幫擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：色散光反饋半導體雷射器產生無周期混沌雷射
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王安幫
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

混沌光的寬頻、大幅、無規則的振盪特性使其在保密通信、高速密鑰產生、反告警雷達等領域具有重要套用價值。外腔反饋半導體雷射器，因結構簡單、操作靈活（外部反射鏡構成反饋外腔）成為最常用的混沌光源。但鏡面的線性反饋形成外腔諧振，導致混沌光蘊含周期性。該周期性既惡化混沌波形的隨機性，又泄漏了外腔長度信息、降低了混沌系統的安全性。增加反射鏡數量、調製外腔長度等方法，可一定程度地抑制周期性，但並未改變外腔諧振的本質，且結構較複雜。 本項目提出一種新型反饋方式，採用色散元件如啁啾光纖光柵、色散光纖等取代反射鏡，使反饋光色散，形成非線性反饋，從而產生無周期的混沌雷射。項目將研究色散光反饋半導體雷射器的動力學特性及物理機理，探尋簡單有效的反饋方案，並揭示抑制外腔諧振、產生無周期混沌的機理和規律。本項目的實施可為上述混沌套用領域提供高複雜度、安全、可靠的寬頻混沌源，還將豐富並激發時延反饋動力學領域的原創性研究。

結題摘要

混沌光在保密通信、高速密鑰產生、反告警雷達等領域具有重要套用價值。外腔反饋半導體雷射器，因結構簡單、操作靈活成為最常用的混沌光源。但鏡面的線性反饋形成外腔諧振，導致混沌光蘊含周期性。該周期性既惡化混沌波形的隨機性，又泄漏了外腔長度信息、降低了混沌系統的安全性。 我們按原定計畫開展了研究，並取得了預期的研究成果：對色散元件反饋半導體雷射器，探明了無周期混沌的產生範圍，揭示了無周期混沌產生的原理；利用色散2000ps/nm、長度10cm的啁啾光纖光柵實驗實現了無周期混沌的產生；提出高速物理隨機數的產生方案，獲得320Gbps物理隨機數；提出混沌保密通信密鑰空間增強方案，將密鑰空間提升2^44倍；提出基於驅動同步的相關密鑰抽取方案；提出並驗證了抗干擾混沌雷射雷達方案。 項目執行過程中，取得的主要成果主要有：發表期刊論文22篇（其中被SCI收錄21篇、EI收錄21篇）、會議論文6篇；授權國家發明專利27項、授權實用新型專利7項、獲軟體著作權10項，公開國家發明專利24項；獲國家優秀青年科學基金1項、山西省科學技術獎一等獎1 項、教育部技術發明獎二等獎1項、霍英東教育基金會第十六屆高等院校青年教師獎三等獎1項、中國專利優秀獎1項、第十八屆山西省優秀學術論文二等獎2項；舉辦國內會議1次，參加國際學術會議13人次、國內會議37人次（其中，特邀報告5人次、口頭報告37人次）。此外，在本項目的資助下，先後培養博士5名、碩士6名。 本項目研發的具有自主智慧財產權的無周期混沌源，解決了外腔反饋混沌弱周期的問題。為保密通信、高速密鑰產生、反告警雷達等領域的前沿基礎研究和尖端科技提供硬體和技術支撐。