[发明专利]一种硅基微腔混沌同步的安全通信系统

说明书

本发明提供一种硅基微腔混沌同步的安全通信系统，包括发射模块和接收模块，所述发射模块包含第一光机械微腔；所述接收模块包含第二光机械微腔；两个独立泵浦激光器分别驱动第一光机械微腔和第二光机械微腔；第一光机械微腔的输出经过光放大器之后依次通过窄带光纤，电光调制器，单模光纤将微腔1的混沌信号耦合到微腔2上；第一光机械微腔的驱动激光波长为1539.66nm，第二光机械微腔驱动激光波长为1539.75nm；第一光机械微腔和第二光机械微腔的耦合强度为‑8.7dB。本发明选择耦合强度为‑8.7dB时实现了相关系数高达0.97的混沌同步。硅基微腔混沌同步的安全通信系统稳定性较好，误码率低。

技术领域

本发明属于通信技术领域具体涉及一种硅基微腔混沌同步的安全通信系统。

背景技术

安全通信是建立可靠的全球空间网络的基石。所建立的安全性，特别能在单光子限流环境之外进行操作，为在大陆和洲际网络中构建可信节点提供了平台，以确保端到端通信、命令和控制、敏感数据传输和安全交易。混沌同步是非线性动力学中一个长期存在的概念，它可以在长距离信道链路和在可伸缩模块中实现安全通信。

现有的安全通信系统稳定性较差，误码率高，不便于工程应用。

发明内容

本发明提供一种稳定性较好，误码率低的硅基微腔混沌同步的安全通信系统，包括发射模块和接收模块，

所述发射模块包含第一光机械微腔；

所述接收模块包含第二光机械微腔；

两个独立泵浦激光器分别驱动第一光机械微腔和第二光机械微腔；

第一光机械微腔的输出经过光放大器之后依次通过窄带光纤，电光调制器，单模光纤将第一光机械微腔的混沌信号耦合到第二光机械微腔上；

第一光机械微腔的驱动激光波长为1539.66nm，第二光机械微腔驱动激光波长为1539.75nm；第一光机械微腔和第二光机械微腔的耦合强度为-8.7dB。

进一步的，

发射模块的发射信号中包括10兆赫兹的正弦波，所述正弦波幅度为-38dBm；

发射模块的发射信号中包括1Mbit/s非归零数字消息；

接收机接收混沌时间波形并将混沌时间波形用作消息解密的参考信号。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用硅基光子晶体芯片产生光混沌信号，进一步提高了混沌源装置的小型化、集成化程度，保证了混沌源的稳定性。

2.本发明与目前主流大规模集成电路(COMS)工艺具有极高的兼容性，因此可以有效降低制造成本，提高生产效率。

3.本发明通过芯片级的光机械耦合混沌振荡器实现了第一个混沌同步的安全信道链路。

4.本发明通过多次实验，最终确定第一光机械微腔的驱动激光波长为1539.66nm，第二光机械微腔驱动激光波长为1539.75nm；第一光机械微腔和第二光机械微腔的耦合强度为-8.7dB时，第一光机械微腔和第二光机械微腔具有最优的相互关系，实现了较高的稳定性。

5.本发明在单片硅光子晶体光机械腔中产生了混沌。本发明选择耦合强度为-8.7dB时实现了相关系数高达0.97的混沌同步。即使在长达50km的远距离传输过程中，混沌同步也能维持在0.93的水平。

6.本发明基于硅光机械腔，以极低的误码率实现了模拟信号和数字信号的加密解密。这些结果可能为探索实践非线性动力学科学提供一个新的硅平台，并为基于硅的物理加解密、信息处理和神经元建模提供一个开端。

附图说明

图1在两个光机械硅微腔中产生混沌示意图。