[发明专利]一种增强混沌激光随机性的系统及方法

说明书

本发明涉及一种增强混沌激光随机性的系统及方法，具体为一种利用混频滤波消除光反馈混沌激光时延特征的增强混沌激光随机性的系统及方法。解决了目前光反馈混沌激光存在时延特征的技术问题。所述系统包括混沌激光产生装置；还包括通过光纤与混沌激光产生装置输出端相连接的偏振控制器，偏振控制器的输出端连接有光环行器的第一端口，光环行器的第二端口连接有光纤耦合器，光纤耦合器的第一输出端连接有数字可调衰减器；数字可调衰减器的输入端与光纤耦合器的第一输出端相连接；光纤耦合器的第二输出端连接有光电探测器，光电探测器的信号输出端顺次连接有混频器和低通滤波器；低通滤波器的信号输出端共同连接有示波器和频谱分析仪。

技术领域

本发明涉及一种增强混沌激光随机性的系统及方法，具体为一种利用混频滤波消除光反馈混沌激光时延特征的增强混沌激光随机性的系统及方法。

背景技术

1980年，R.Lang等发现外部光反馈引起半导体激光器的非稳定性和混沌。混沌激光是激光器输出不稳定性的一种特殊形式。此种混沌激光系统对初值敏感，使得系统输出强度随机振荡且长期不可预测。基于上述特性，混沌激光在保密通信、高精度测距雷达、光时域反射仪、光纤传感及物理随机数等多领域得到深入研究。然而外腔反馈引入的时延特征(TDS：time-delay signature)影响了其在保密通信及随机数产生等方面的应用。显著的TDS危及通信的安全性，同时引发了复现特征，严重影响了随机数序列的随机性。因此抑制混沌激光的TDS就显得至关重要(参见文献Soriano M C,Garcíaojalvo J,Mirasso C R,etal.Complex photonics:Dynamics and applications of delay-coupledsemiconductors lasers[J].Reviews of Modern Physics,2013,85(1):421-470.)。

混沌激光的TDS表征分析目前已有多种方法，如奇异值分解测量，填充因子分析，局部线性模型，神经网络模型，自相关函数(ACF:Auto-correlation function)，(参见文献Rontani D,Locquet A,Sciamanna M,et al.Time-delay identification in a chaoticsemiconductor laser with optical feedback:a dynamical point of view[J].IEEEJournal of Quantum Electronics,2009,45(7):879-891.)互信息和高阶相干度等。排列熵(PE：permutation entropy)作为分析系统复杂度的方法之一，也被用来量化TDS(参见文献Bandt C,Pompe B.Permutation Entropy:A natural complexity measure for timeseries[J].Physical Review Letters,2002,88(17):1-4.)。

发明内容

本发明为解决光反馈混沌激光存在时延特征的技术问题，为减小自相关和排序熵延迟时间处的TDS，增加混沌激光通信保密性，提供一种增强混沌激光随机性的系统及方法。

本发明所述一种增强混沌激光随机性的系统是采用以下技术方案实现的：一种增强混沌激光随机性的系统，包括混沌激光产生装置；还包括通过光纤与混沌激光产生装置输出端相连接的偏振控制器，偏振控制器的输出端连接有光环行器的第一端口，光环行器的第二端口连接有光纤耦合器，光纤耦合器的第一输出端连接有数字可调衰减器；数字可调衰减器的输入端与光纤耦合器的第一输出端相连接，数字可调衰减器的输出端与光环行器的第三端口相连接；光纤耦合器的第二输出端连接有光电探测器，光电探测器的信号输出端顺次连接有混频器和低通滤波器；低通滤波器的信号输出端共同连接有示波器和频谱分析仪；还包括信号发生器，光电探测器的信号输出端与混频器的第一输入端相连接，信号发生器与混频器的第二输入端相连接。