基於微環諧振腔的混沌保密通信系統的製作方法

2023-05-02 14:56:37 3

本發明屬於光信號處理技術領域，具體涉及一種基於混沌信號進行保密通信的系統。

背景技術：

隨著現代信息技術的突飛猛進，如何實現信息的保密傳輸成為一個必須攻克的難題。為了實現通信保密，可以利用信息傳輸中出現的混沌現象。混沌現象是一種非線性系統中出現的非周期的，有界卻不收斂的確定性信號，對初始值極為敏感，類似隨機過程和噪聲信號。它的保密性極高，又由於其本質是一種確定信號，因此可以準確再生。這些特性使得其可以進行混沌掩蓋和信號回復。混沌保密通信的基本思想是利用混沌信號作為載波,將傳輸信號隱藏在混沌載波之中，在接收端利用混沌的同步特性解調出所傳輸的信息。

技術實現要素：

針對混沌保密通信的功能，本發明公開了一種基於微環諧振腔的混沌保密通信系統，其保密效果佳，可以準確恢復傳輸信號。

本發明採取以下技術方案：基於微環諧振腔的混沌保密通信系統，包括雷射器、光濾波器、光隔離器、偏振控制器、分支器、第一微環諧振腔、第二微環諧振腔、合波器、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一pd探測器、第二pd探測器、差分放大器、電濾波器，雷射器依次通過光濾波器濾、隔離器、偏振控制器連接分支器的第一埠，分支器將連續波分成兩路，其中第一路：分支器的第二埠依次通過第一微環諧振腔、合波器、第一摻鉺光纖放大器、第一pd探測器連接差分放大器的第一埠；弱信息m(t)進入合波器，與來自第一微環諧振腔的混沌信號合成一路；其中第二路：分支器的第三埠依次通過第二微環諧振腔、第二摻鉺光纖放大器、第二pd檢測器連接差分放大器的第二埠；來自第一pd檢測器與第二pd檢測器信號進入差分放大器，相減後恢復出信息m(t),差分放大器第三埠與電濾波器的第一埠相連，兩路進入差分放大器相減後恢復出的信息從電濾波器的第二埠輸出。

優選的，所述分支器功分比為1:1。

優選的，所述連續波功率為80mw，信號功率2×10-3mw。

優選的，所述第一微環諧振腔和/或第二微環諧振腔的半徑為20μm，非線性係數n2＝2×10-15m2/w。

優選的，所述第一微環諧振腔和/或第二微環諧振腔的直通功率耦合係數4.5。

本發明的特點是利用兩個相同參數的微環諧振腔得到其混沌保密和信號還原功能，利用其同步技術得到與第一個微環諧振腔輸出一致的混沌信號，其工作原理是混沌信號是一種非周期，類噪聲但卻是利用確定方程得到的確定信號。

本發明利用特定的微環諧振腔得到確定的混沌信號，當雷射器通過偏振控制器耦合到微環諧振腔時，得到混沌信號，需要傳輸的信號功率遠遠小於該混沌信號，將其掩蓋其中，就可以利用該信號類噪聲的特色將傳輸信號進行混沌保密。再通過產生與之嚴格同步的混沌信號，兩路混沌信號相減，可以將掩蓋著混沌信號中的傳輸信號恢復出來。實現傳輸的保密性和接收的準確性。

本發明微環諧振腔具有易於光纖系統集成、利用同步實現接收準確性高，信號洩露機率小等優點，特別適於光通信系統技術中的應用。

附圖說明

圖1為基於微環諧振腔的混沌保密通信系統。

圖2為第一環腔混沌圖。

圖3為第二環腔混沌圖。

圖4為第一環腔加信號圖。

圖5為解調圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施例作詳細說明。

如圖1所示，本實施例基於微環諧振腔的混沌保密通信系統，包括雷射器(1)、光濾波器(2)、光隔離器(3)、偏振控制器(4)、分支器(5)、第一微環諧振腔(6-1)、第二微環諧振腔(6-2)、合波器(7)、第一摻鉺光纖放大器(8-1)、第二摻鉺光纖放大器(8-2)、第一pd探測器(9-1)、第二pd探測器(9-2)、差分放大器(10)、電濾波器(11)；雷射器(1)與光濾波器濾(2)第一埠(a)相連，光濾波器濾(2)第二埠(b)與隔離器(3)第一埠(c)相連，隔離器(3)第二埠(d)和偏振控制器(4)第一埠(e)相連，偏振控制器(4)第二埠(f)與分支器(5)第一埠(g1)相連，分支器(5)將連續波分成兩路，一路：分支器(5)第二埠(g2)與第一微環諧振腔(6-1)第一埠(h1)相連，第一微環諧振腔(6-1)第二埠(h2)與合波器(7)第一埠(j1)相連，弱信息m(t)從合波器(7)第二埠(j2)進入，與來自第一微環諧振腔(6-1)第二埠(h2)的混沌信號合成一路，從合波器(7)第三埠(j3)進入光纖中傳輸，合波器(7)第三埠(j3)通過光纖與第一摻鉺光纖放大器(8-1)的第一埠(k1)連接，第一摻鉺光纖放大器(8-1)的第二埠(k2)與第一pd檢測器(9-1)第一埠(l1)連接，第一pd檢測器(9-1)第二埠(l2)與差分放大器第一埠(m1)連接；來自分支器(5)第二路：分支器(5)第三埠(g3)與第二微環諧振腔(6-2)第一埠(i1)相連，第二微環諧振腔(6-2)第二埠(i2)通過光纖與第二摻鉺光纖放大器(8-2)的第一埠(k3)連接，第二摻鉺光纖放大器(8-2)的第二埠(k4)與第二pd檢測器(9-2)第一埠(l3)連接，第二pd檢測器(9-2)第二埠(l4)與差分放大器第二埠(m2)連接；來自第一pd檢測器(9-1)與第二pd檢測器(9-2)信號進入差分放大器(10)，相減後恢復出信息m(t)，差分放大器(10)第三埠(m3)與電濾波器(11)的第一埠(n1)相連，兩路進入差分放大器(10)相減後恢復出的信息從電濾波器(11)的第二埠(n1)出來。完成信息的保密傳輸。

在本實施例中，第一個透射波的信號為確定的混沌信號，透射波的功率遠大於傳輸信號的功率，分支器功分比為1:1。諧振腔中耦合器的直通功率耦合係數為4.5。

信號的載波為確定性的混沌信號，其可以根據同步準確的產生一致的混沌信號，使其可以準確恢復傳輸信號。

連續波功率為80mw，信號功率2×10-3mw。

微環諧振腔半徑為20μm，非線性係數n2＝2×10-15m2/w。微環諧振腔的直通功率耦合係數4.5。

本發明混沌保密通信的保密與恢復過程：

1、根據所需的混沌信號的能量及準確性要求，選擇合適能量的雷射器，並設計合適參數的微環諧振腔，從而實現信號的保密。

2、根據確定方程組得到確定混沌信號的原理，利用第二個微環諧振腔進行同步，從而進行信號的準確恢復。

本發明微環諧振腔具有易於光纖系統集成、利用同步實現接收準確性高，信號洩露機率小等優點，特別適於光通信系統技術中的應用。

以上對本發明的優選實施例及原理進行了詳細說明，對本領域的普通技術人員而言，依據本發明提供的思想，在具體實施方式上會有改變之處，而這些改變也應視為本發明的保護範圍。