[发明专利]一种具有时延隐藏特性的激光混沌扩频变换系统

说明书

本发明公开了一种具有时延隐藏特性的激光混沌扩频变换系统，通过外腔半导体激光器产生的混沌光信号经过由光电相位调制器和高色散介质组成的时间透镜进行扩频变换；具体讲，在时域傅里叶变换进行时频转换的基础上，通过增大色散量来实现了混沌频谱展宽，通过调整驱动信号周期与混沌激光器反馈延时时间的关系，实现了时延标签隐藏，根据混沌信号类噪声特性，经过扩频变换后输出混沌激光信号实现了频谱平坦，且具有大的有效带宽。

技术领域

本发明属于激光器技术领域，更为具体地讲，涉及一种具有时延隐藏特性的激光混沌扩频变换系统。

背景技术

近年来，基于外腔激光器产生的混沌激光在保密通信、随机密钥生成等领域的应用已取得重大突破。随着研究的深入，外腔激光器混沌激光信号的缺点开始逐渐显露出来：一方面，混沌激光信号频谱大部分能量集中于激光器弛豫振荡频率附近，导致频谱不平坦且有效带宽受限；另一方面，由于外部反馈腔的谐振特性，外腔激光器混沌激光信号在反馈延时处有明显的自相关性。上述两方面缺陷制约了混沌保密通信的安全性，也限制了产生随机密钥的速率和密钥的随机性。

关于混沌激光光信号频谱问题，在文献[S.-L.YAN，“Enhancement of chaoticcarrier bandwidth in a semiconductor laser transmitter using self-phasemodulation in an optical fiber external round cavity”,Chinese ScienceBulletin,on11,1007-1012(2010)]中，作者在激光器外腔反馈中加入光纤，利用光纤自相位调制(SPM)效应实现了宽频谱的激光混沌信号输出；在文献[Wang An bang,“Generationof flat-spectrum wideband chaos by fiber ring resonator”,Applied PhysicsLetters 102(2013)]中，作者通过光纤环形振荡器产生了频谱平坦的带宽激光混沌信号。

关于时延隐藏问题，在文献[Rontani D,“Time-delay identification in achaotic semiconductor laser with optical feedback:a dynamical point of view”,IEEE Journal of Quantum Electronics,on45,879-1891(2009)]中，作者从动力学角度详细分析了外腔半导体激光器的反馈延时特征，利用激光器弛豫振荡频率掩盖了反馈时延特征。在文献[J.-G.Wu,“Suppression of time delay signatures of chaotic output ina semiconductor laser with double optical feedback”,Opt.Express,on 17,20124～20133(2009)]中，作者提出了采用双反馈来抑制时延信息，并通过仿真与实验证明了抑制时延的可行性。在现有研究成果基础上，本发明提出一种同时具备平坦宽谱特性和时延隐藏特性的激光混沌信号产生方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有时延隐藏特性的激光混沌扩频变换系统，通过外腔半导体激光器产生的混沌光信号经过由光电相位调制器和高色散介质组成的时间透镜进行扩频变换，实现了激光混沌信号的平坦宽谱和时延隐藏。

为实现上述发明目的，本发明一种具有时延隐藏特性的激光混沌扩频变换系统，其特征在于，包括：

一混沌外腔激光器，包括半导体激光器MSL和光耦合器OC、反射镜M，用于产生初始混沌激光信号；

一驱动端，包括乘法器、射频放大器Amp，以及射频源1和射频源2，用于产生驱动信号，对光电相位调制器PM进行驱动；

一时间透镜，包括输入段色散介质、光电相位调制器PM和输出段色散介质，主要用于频谱的展宽及时延标签的隐藏；