[发明专利]物理随机数产生器和物理随机数产生方法及处理器

权利要求书

1.一种物理随机数产生器，其特征在于，包括：

半导体环形激光器（20），用于产生正向混沌信号和产生反向混沌信号；

第一物理随机数生成单元（30），至少包括第一纳米激光器（36）和第一数据生成模块（40），其中，所述第一纳米激光器（36），用于基于所述正向混沌信号生成第一目标混沌信号；所述第一数据生成模块（40），用于基于所述第一目标混沌信号生成第一物理随机数序列；

第二物理随机数生成单元（50），包括第二纳米激光器（51）和第二数据生成模块（60），其中，所述第二纳米激光器（51），用于基于所述反向混沌信号生成第二目标混沌信号；所述第二数据生成模块（60），用于基于所述第二目标混沌信号生成第二物理随机数序列；

异或单元（70），用于对所述第一物理随机数序列和所述第二物理随机数序列进行异或运算，以得到目标物理随机数序列。

2.根据权利要求1所述的物理随机数产生器，其特征在于，所述第一物理随机数生成单元（30）还包括：

第一偏振控制器（31），用于调节所述正向混沌信号的偏振态，以使所述正向混沌信号依据预设强度输入到第一光纤耦合器（32）；

所述第一光纤耦合器（32），用于将信号传输路径分为反馈路径和注入路径，通过所述注入路径将所述正向混沌信号输入到第一光纤隔离器（33），通过所述反馈路径将所述正向混沌信号输入到第一反馈回路；

所述第一光纤隔离器（33），用于将所述正向混沌信号单向注入所述第一纳米激光器（36）中；

第一光衰减器（34）和第二偏振控制器（35），设置于所述第一光纤隔离器（33）和所述第一纳米激光器（36）之间，用于调节所述正向混沌信号，以使所述第一纳米激光器（36）输出没有时延特性的第一目标混沌信号。

3.根据权利要求2所述的物理随机数产生器，其特征在于，所述第一反馈回路由所述半导体环形激光器（20）的顺时针模式输出端、所述第一偏振控制器（31），所述第一光纤耦合器（32）、第二光衰减器（37）和反射镜（38）组成，其中，通过所述第一光纤耦合器（32）的反馈路径将所述正向混沌信号传输至所述第二光衰减器（37）和所述反射镜（38），通过所述反射镜（38）反射所述正向混沌信号，将反射的正向混沌信号经由所述第一偏振控制器（31），所述第一光纤耦合器（32）和所述第二光衰减器（37）注入所述半导体环形激光器（20），其中，通过所述第二光衰减器（37）将所述反射的正向混沌信号的反馈强度调节在预设范围内，以使所述半导体环形激光器（20）产生符合预设要求的正向混沌信号。

4.根据权利要求1所述的物理随机数产生器，其特征在于，所述第一数据生成模块（40）包括：

第一光电转换器（41），用于将所述第一目标混沌信号转换为电信号；

第一模数转换器（42），用于将电信号的第一目标混沌信号转换为第一物理随机数序列。

5.根据权利要求1所述的物理随机数产生器，其特征在于，所述半导体环形激光器（20）的电场速率方程为：

其中，E_SRL表示所述半导体环形激光器（20）的慢变复电场振幅，κ表示电场衰减速率，α为线宽增强因子，g是差分增益因子，N_SRL表示所述半导体环形激光器（20）的载流子数，k表示后向散射率，δ_k为不对称因子，e为自然常数，ϕ为相移，η为反馈强度，τ_f为反馈时延，θ为反馈相位，i表征虚部单位，t表征时间。