[发明专利]一种基于微分反馈环的宽带电光混沌产生方法

说明书

本发明公开了一种基于微分反馈环的宽带电光混沌产生方法，该混沌光产生系统包括：激光器、相位调制器、光纤延迟线、马赫曾德尔干涉仪、光电探测器、电微分器，电放大器，实施例的目的在于提供一种宽带光学混沌产生系统，相位调制器接收半导体激光器的发射光束；延迟线对光信号进行延时；马赫曾德尔干涉仪将光信号分为两路然后进行干涉；光电探测器将光信号变为电信号；微分器对混沌进行时域微分；然后利用电放大器对微分后的混沌进行放大；将放大后的电信号作为光电相位调制器的驱动电压。本发明解决了反馈混沌系统中时延暴露的安全性问题，提高了产生的混沌的带宽，且结构简单，在应用中比较容易实现。

技术领域

本发明涉及混沌光通信领域，针对目前电光混沌系统中，时延难以隐藏和混沌带宽不足难以掩藏高速信号的安全性问题，提出了在单路电光反馈回路中引入微分模块进行循环非线性变换，增强混沌的非线性，提升混沌的复杂度，增大混沌的带宽，从而在物理结构简单的条件下实现了高质量混沌光信号的生成。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，人们对通信质量的要求越来越高，全光网是现代通信网最理想的承载技术。光通信在致力于实现大带宽、高容量和低时延的同时，由于传输透明化，信息开放共享而面临巨大的安全隐患。如何提升光通信系统的安全性越来越受到广泛的关注。

光学混沌由于具有初值敏感性、伪随机性和不可长期预测、与目前的光纤通信系统兼容等特性而成为近年来的研究热点，广泛应用于激光混沌随机数的产生、激光混沌通信、混沌密钥分发等领域。电光反馈混沌由于其复杂的非线性动力学和简单的结构而成为产生混沌激光器的重要方法之一。然而，电光反馈环的时延难以隐藏，混沌的复杂度低，电器件的引入限制了混沌的带宽性能，为了提高光学混沌的带宽，人们提出了很多方法。首先改变电光反馈环的结构，如互耦合的电光反馈环、多电光反馈环并联互注入系统、电光混沌与全光混沌级联等；但是研究发现随着混沌光的复杂度增加，系统硬件结构复杂度增加。其次，在电光反馈混沌系统中加入色散器件、非线性器件、和数字域的非线性变换等可以提升系统的复杂度和带宽特性，但混沌的带宽仍然难以满足光通信的高速传输的需求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种引入电光微分反馈环的混沌系统，该系统通过将微分器引入电光延时反馈环，从而将低复杂度的窄带混沌变为高复杂度的宽带混沌。该方法产生的混沌具有复杂度高，时延隐藏，带宽增强的优点。

首先，本发明提供基于微分反馈环的宽带电光混沌产生系统装置，以实现高复杂度的时延隐藏的、宽带相位混沌，本系统包括：依次连接激光器、相位调制器、光纤延迟线、马赫曾德尔干涉仪、光电探测器、电微分器，电放大器。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：首先将DFB激光器产生的线宽窄线宽连续波激注入电光相位调制器，相位调制器输出的光通过光延迟线，然后经过延时为马赫曾德尔干涉仪，将相位波动转换成强度变化，光信号通过光电探测器，电信号通过一个微分模块，然后通过电放大器进行电信号幅值的调整，最后作为调制信号输入电光相位调制器。以上器件连接在一起形成了一个光电微分反馈环，可以产生类噪声的超宽频带的相位混沌光信号。

优选地，激光器为窄线宽的DFB连续光激光器。

优选地，光纤延迟线为可调光纤延迟线。

本发明实例提供的方案，可以实现高复杂度的相位混沌光的产生，解决了电光反馈环时延暴露、混沌复杂度低、带宽窄的问题。

附图说明

图1是本发明的基于电光微分反馈环的混沌产生系统框图；

图2是本发明的一个较佳实例的结果图，微分反馈相位混沌系统中各点的混沌动态图包括：第一行为光电探测器后的混沌电信号,第二行为相位调制器的驱动电压混沌信号,第三行为相位调制器输出的混沌光。具体为(a1-a3)为时域电信号波形和光相位变化,(b1-b3)为概率密度函数图,(c1-c3)为吸引子,(d1-d3)为功率谱估计图；

图3是本发明的一个较佳实施例的分岔图；