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激光系统中的混沌同步及其在保密通讯中的应用

吴亮  
【摘要】: 本文讨论了非线性激光系统中的混沌同步现象以及利用混沌同步进行保密通讯 的方法。文中分析了利用两台单模激光的混沌同步进行通讯的成功方案,讨论了利用 两台多模激光混沌同步进行通讯的几种方式,介绍了这一领域的研究进展和前景。 在单模激光的混沌同步通讯中,接收器激光的强度输出和信号的载体同步而不和 接收器激光的光输入(即信号+载体)同步,这样在信号接收端就可以利用接收器激 光的强度输入和输出的差值来进行解码,这时接收器激光的作用就类似于一个信号过 滤器。 在多模激光的混沌同步通讯中,通常有两种方法,一种是把信号叠加在多模激光 的总强度上,另外一种是把信号叠加在多模激光中每一个模式的强度上,从而实现两 台多模激光之间的多通道信号传输。当把信号叠加在总强度上时,由于信号有延迟效 应,所以用原来在单模激光之间传输信号的成功办法就出现了问题。为此我们可以在 传输一个信号以后,等待一小段时间,在这段时间里将信号的这种延迟效应消除掉, 从而解决这个问题。这种办法虽然能保证信号传输的准确率,但是降低了信号传输的 速度。另外也可以在解码时考虑到信号的延迟效应,从而利用信号的延迟效应来改进 信号的解码方法,这样不仅能保证信号传输的准确率,而且信号传输的速度也没有降 低。当把信号叠加在多模激光中每一个模式的强度上时,由于多模激光之间总强度的 混沌同步是建立在每个对应模式的强度的混沌同步的基础上,所以这就给利用每一个 模式的强度进行多通道信号传输带来可能。在这种情况下,接收器激光的强度输出是 和强度输入同步的,这就和在单模激光系统中混沌通讯的情况不同,此时接收器激光 就不能再充当信号过滤器了。进一步的研究表明,当一个信号传到接收器激光时,接 收器激光的输出和输入间的混沌同步关系将暂时被打破,恢复被打破的混沌同步关系 需要非常短的一段时间,正是这极短的一段时间,使我们可以在多模激光的多通道信 号传输中实现解码。我们分别对单模激光系统混沌同步通讯和多模激光系统混沌同步 通讯进行了相应的数值模拟,数值模拟的结果表明,这种利用混沌同步进行保密通讯 的方案是可行的,在多模激光系统中的混沌通讯还可以大大提高保密度。


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