[发明专利]强色散控制保密光通信系统中基于啁啾光纤光栅的加解密方法

说明书

技术领域

本发明涉及保密通信技术领域，尤其是强色散控制保密光通信系统中基于啁啾光纤光栅的加解密方法。

背景技术

本发明与“一种基于动态强色散管理的保密光通信系统”（专利申请号201110343360.8）直接相关。在该系统中光信号加密部分中设置固定色散模块和可调谐色散模块，对发送的光脉冲进行动态的、大强度的展宽变形；在光信号解密部分中设置固定色散补偿模块和可调谐色散补偿模块；可调谐色散补偿模块根据密钥信息对传输后的光脉冲进行同步、精确的色散补偿，从而使信号复原。附图1提供了该系统的具体架构示意框图。本发明是对其系统关键器件——加、解密色散模块的构建提供一种加解密实现方法。现代技术表明，光纤光栅作为一种新型的光电子器件不仅在光纤通信技术和光纤传感技术而且在其它相关领域中，尤其是特殊结构光纤光栅的特性及其在色散斜率补偿的应用中发挥着重要作用。本发明研究并仿真分析了非线性啁啾光纤光栅的反射谱和时延特性及其在加、解密色散模块中作用，提出了利用将啁啾光纤光栅分段、重组、级联的方法，重新配置啁啾光纤光栅CFBG的光纤光栅相对位置，通过将啁啾光纤光栅分成若干段，使光栅的周期不再有单调递增或单调递减的规律性，从而使光脉冲中的各个频率成分经过此光栅后，所产生的时延不再随频率的变化而单调递增或单调递减，而是与重新配置后的啁啾光纤光栅的结构直接相关。采用普通的啁啾光纤光栅做色散控制将无法恢复初始波形，从而达到加密的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种强色散控制保密光通信系统中基于啁啾光纤光栅的加解密方法，以期完善强色散控制保密光通信系统中的关键部分加解密模块的设计，对加解密的具体实现方案给出详细的解决方案。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：一种强色散控制保密光通信系统中基于啁啾光纤光栅的加解密方法，包括在光信号加密部分中增加设置色散加密模块，对发送的光脉冲进行大强度展宽变形；在光信号解密部分中增加设置色散解密模块，根据密钥对传输后的光脉冲进行色散补偿解密，从而使信号复原；尤其是在所述色散加密模块中设计专用的啁啾光纤光栅CFBG作为加密光器件，对光信号的不同频率分量施加不同数值的大时延，在此大时延是指色散量大于~10²ps/nm；并且在整个信号带宽内，令光信号的各频率分量与时延构成复杂的对应关系；通过重新配置啁啾在啁啾光纤光栅CFBG中的相对位置，将时延与频率的单调递增关系打乱,使在同一时刻到达接收端的各频率成分所归属的脉冲随之改变，不再与通常的色散管理导致的脉冲展宽相同；采用普通的啁啾光纤光栅CFBG与色散补偿方法将无法恢复初始波形，从而实现了信号的加密。

所述啁啾光纤光栅CFBG被分成若干段，并重新组合这些光栅段在整个光栅中的相对位置，各段的相对位置可以任意排列；光脉冲经过重新组合并级联的啁啾光纤光栅CFBG后，对应的若干个频率成分中产生的时延发生了相应的变化，不再随频率的变化而单调递增或单调递减。

进一步地，所述基于啁啾光纤光栅的的加密方法，所述的啁啾布拉格光纤光栅CFBG中各光栅段进行重新配置时，其位置、相应的啁啾和对应的反射波长分别为：0~4cm：0.53375599~0.53379599，1549.82nm~1549.94nm；4~8cm：0.53371599~0.53375599，1549.70nm~1549.82nm；8~12cm：0.53379599~0.53383599，1549.94nm~1550.06nm；12~16cm：0.53387599~0.53391599，1550.18nm~1550.30nm；16~20cm：0.53383599~0.53387599，1550.06nm~1550.18nm。

进一步地，所述基于啁啾光纤光栅的的加密方法，所述专用的啁啾光纤光栅CFBG的长度的分段数量在3~7段之间，其长度在10cm~100cm的范围内变化。

更进一步地，所述基于啁啾光纤光栅的的加密方法，所述对啁啾布拉格光纤光栅CFBG进行重新配置时，利用的是相位掩模法和分段级联的方法或者有效折射率调制方法。

更进一步地，所述基于啁啾光纤光栅的的解密方法，是与加密方法相对应，对加密信号的不同频率分量的累积色散值进行分别补偿，恢复光信号中各个频率分量的延时一致性，使光脉冲恢复原形，从而达到对信号成功解密的目的。

本发明的技术方案实施例利用啁啾光纤光栅分段、重组、级联的方法来进行加密和解密，方案实施后，将会大大增强强色散控制保密光通信系统的可行性。