[发明专利]基于混沌相干调制的保密通信系统

说明书

本发明属于保密通信技术领域，公开了一种基于混沌相干调制的保密通信系统，包括驱动光源、第一耦合器、第一响应激光器、第一光电探测器；第一连续光激光器；马赫增德尔调制器；I/Q调制装置；第一波分复用器、长距离光纤链路、第二波分复用器、第二响应激光器、第二耦合器、第二光电探测器、第三光电探测器、第二连续光激光器、90°混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器；第一减法器、第二减法器和并串转换装置。本发明通过共同信号驱动实现响应激光器间高质量混沌同步，以及驱动激光器与响应激光器不同步，同步的混沌信号作为传统IQ调制通信方案中发射端的干扰载波存在，保证了信息在信道传输中的安全性。

技术领域

本发明属于光纤通信领域中的混沌保密通信技术领域，具体涉及一种基于混沌相干调制的保密通信系统。

背景技术

混沌光通信由于具有硬件加密、与现行光通信系统兼容、适用于高速（Gbit/s）、长距离（km）保密通信等优点受到广泛关注。2005年在120公里光纤链路上进行了加密传输速率为1Gb/s的基于半导体激光器混沌通信的现场实验（Nature,Vol.438,P.343-346,2005.）。2010年基于光电振荡器(OEO)的混沌通信的现场实验在超过100公里的链路上实现的信息传输速率为10 Gb /s（IEEE J. Quantum Electron,Vol.46,P.1430,2010.）。然而，混沌光通信的速率仍远低于传统相干光通信100Gb/s以上的传输速率。因此，混沌保密通信的关键问题之一是提高混沌光通信速率。

常用的提高混沌光通信速率的方法有以下两种。一是提高混沌载波带宽，混沌半导体激光器的带宽受弛豫频率限制，通过外部光注入可使半导体激光器的混沌带宽提高到20GHz左右（Opt. Express, Vol. 23, P.1470, 2015.）（Opt. Lett, Vol. 34, P.1144,2009.）。在OEO系统中使用双延迟反馈（Opt. Lett, Vol. 36, P.2833, 2011.）的正交移相键控调制使其混沌带宽也提高到13GHz。然而，进一步增强带宽需要复杂的系统结构或高速光电子设备，从而增加设备的成本与设备集成化的难度。另一种提高混沌通信速率的有效方法是采用正交振幅调制(QAM)等高阶调制方法。相干光通信中的光学QAM能够实现更高的调制速率和更大的容量。目前，利用OEO系统的强度混沌掩藏强度调制的双二进制信号和电16QAM信号可实现30Gb/s的加密信息传输（Opt. Lett, Vol. 43, P.1323, 2018.）（Opt.Lett, Vol. 44, P.5776, 2019.）。但是上述OEO系统仅使用光载波的强度而未使用光载波的相位，此外OEO系统结构复杂，成本高昂，不利于实用化和集成化。而半导体激光器结构简单、成本低，是目前混沌保密通信研究中最常用的收发机，但却尚未实现基于联合光载波的强度和相位的多维光学QAM等高阶调制方式的保密通信，其加密速率也有待进一步提高。因此，寻找一种结合半导体激光器混沌通信和相干光通信来提高加密速率、保证传输信息的安全性的方案是十分必要的。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于混沌相干调制的保密通信系统，既可以提升混沌保密通信方案的信息传输速率，又可以保证传输信息的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于混沌相干调制的保密通信系统，包括驱动光源、第一耦合器、第一响应激光器、第一光电探测器、第一连续光激光器、马赫增德尔调制器、I/Q调制装置、第一波分复用器、长距离光纤链路、第二波分复用器、第二响应激光器、第二耦合器、第二光电探测器、第三光电探测器、第二连续光激光器、90°混频器、第一平衡探测器、第二平衡探测器；第一减法器、第二减法器和并串转换装置；