CN106788964A - 一种基于wrc‑fpld和wdm‑pon组网的混沌保密通信装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于WRC‑FPLD和WDM‑PON组网的混沌保密通信装置与方法，装置包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器。本发明利用光反馈下WRC‑FPLD产生了波长可调谐的混沌信号，利用这个混沌信号和WDM‑PON组网，实现混沌保密通信。同时，用户端也使用自由运行的WRC‑FPLD实现“无色”光源方案，大大降低了系统的成本。

Description

一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置与 方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置与方法。

背景技术

保密通信技术在涉及国家安全、社会稳定、经济发展和文化建设等诸多领域发挥着关键性作用，一直是世界各国竞相关注的研究热点问题。目前，传统的保密通信技术因现代计算机技术的飞速发展而受到前所未有的挑战，这导致了量子保密通信、混沌保密通信等一些新型保密通信技术的出现。量子保密通信技术近年来已经取得了重大的突破，超过400公里抵御量子黑客攻击的测量设备无关量子密钥分发已经被实现，然而高质量单光子源获取技术、单光子探测器的量子效率、系统稳定性及成本等问题严重限制了该技术的进一步实际应用。混沌保密通信技术是近二十年发展起来的另一种新型的信息安全保密通信技术，这种保密通信技术主要基于混沌信号具有的遍历性、非周期、连续宽带频谱、类噪声等特性，其基本思想是利用混沌信号作为载波，将传输信号隐藏在混沌载波中，或者通过符号动力学分析赋予不同的波形以不同的信息序列，在接收端利用混沌的属性或同步特性解调出所传输的信息，它可实现信息的物理层加密，因而在信息安全领域展现出了巨大的发展潜力。

自1990年Pecora和Carroll发现混沌系统在适当的条件下可以实现同步之后，利用混沌和混沌同步实现保密通信已经成为近年来保密通信技术的研究热点。目前，混沌和混沌同步系统已从最初的电路实现发展到目前的激光器实现。其中，半导体激光器(SLs)由于具有在光反馈、光电反馈以及光注入等外部扰动下容易实现混沌光输出、成本低、易于封装且与现代光通信系统兼容等诸多优点，因而成为激光混沌保密通信系统中载波发射机和接收机的首选器件。美国、欧盟等相继设立专项项目在基于SLs的激光混沌及其应用方面开展了大量的工作并取得了一些进展，特别的是，Argyris等于2005年在希腊雅典利用120km的商用光纤网络实现了传输速率为1Gbits/s、误码率为10^-7的激光混沌通信现场实验。与此同时，国内的多个课题组也在激光混沌及其调控、同步和通信等方面开展了一系列卓有成效的研究。现有的基于SLs的光混沌保密通信研究结果，特别是希腊雅典城现场试验的成功已经充分证明了高速光混沌保密通信在未来信息安全领域的可行性及其重要性，然而，与现有光纤通信网络的融合是光混沌保密通信的实用化进程需要首先考虑且必须解决的关键问题。

现有的光纤通信网络布局已经遍及各个领域，且随着现代通信技术的迅猛发展，人们对互联网的依赖与日俱增，高速大容量光通信网络成为了通信网络的必然发展趋势。近年来，光纤正从骨干城域传输管道向家庭接入管道末梢伸展，解决信息高速公路“最后一公里”难题已经被提上日程，光纤到户(FTTH)成为了目前光网络系统亟需解决的问题。目前，FTTH采用比较成熟的时分无源光网络(TDM-PON)技术。然而，与时分复用无源光网络(TDM-PON)相比，波分复用无源光网络(WDM-PON)具有较高的全业务承载能力和用户独享波长带宽等优点，因而能保证每个用户的高带宽和质量服务，从而成为近年来光接入网的研究热点。显然，如果能将混沌保密通信技术与WDM-PON有机结合将极大推动高速大容量光混沌保密通信技术的发展应用，为未来信息安全领域提供一种可靠的保密通信手段。就WDM系统的光源而言，由于光线路终端(OLT)需要与多个光用户单元(ONU)相连，而每一对OLT与ONU之间需要配备一对工作波长，显然，光网络中用户数越多，OLT需要提供的信道就越多。此外，考虑到频谱分隔技术会造成光功率严重的损耗，继而导致系统功率预算紧张且成本增加，因而OLT光源常采用多波长光源。同时，根据ONU波长分配的不同，WDM-PON有波长固定结构，波长可调结构，无色ONU结构三种实现方案。其中无色ONU结构因为无波长管理要求、便于维护、成本低等优点而受到青睐。弱谐振腔法布里-珀罗激光器WRC-FPLD具有比普通FPLD更宽的增益谱，且在适当的注入条件下能实现几十个模式的注入锁定，其锁定范围可达30nm，激光器输出也具有更低的噪声。同时，WRC-FPLD的设计制作由普通FPLD改进而来，从而没有过多的增加制作成本，且具有较高的稳定性。此外，从WRC-FPLD的输出特性来看，一方面，在适当的外部光反馈下，WRC-FPLD可实现波长可调的混沌激光输出，这为基于WRC-FPLD的多波长混沌光源获取提供了可能；另一方面，通过光注入技术可将WRC-FPLD锁定到预期的工作波长，这完全符合无色ONU结构对光源的要求。由此可见，将WRC-FPLD用作WDM-PON系统中OLT发射机和ONU单元接收机的光源，无论是在实现方案还是在系统成本上都相较于其他激光器有较大的优势，因此，基于WRC-FPLD和WDM-PON组网实现光混沌保密通信有望推动我国高速混沌保密通信的实用化进程。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信技术，以达到能基于WRC-FPLD和WDM-PON组网实现多节点的高速混沌保密通信。

一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器；

所述光线路终端模块用于利用光反馈下WRC-FPLD产生波长可调谐的混沌载波信号，拟传输的信息经过调制器后加载到混沌载波信号上；

加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到光网络用户模块；

所述光网络用户模块用于利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与光线路终端模块相应波长单元几乎相同的混沌信号，从而实现发射端某波长单元与该用户单元的混沌保密通信。

进一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，所述光线路终端模块包括：多个波长单元，其中每个波长单元包括：由波长可调谐混沌载波发生模块、第一耦合器、混沌载波监控输出模块、第一偏振控制器及调制器构成的发射机以及第一放大器、耦合器；

从波长可调谐混沌载波发生模块产生的信号经过第一耦合器分成2路，一路与混沌载波监控输出模块连接，用于监控载波信号；另一路依次通过第一偏振控制器及调制器、第一放大器、第二耦合器后，经过第二耦合器分成2部分，一部分用于监控加载信息后的混沌载波，另一部分经波分复用器、光纤信道、色散、功率补偿模块、波分解复用器后进入光网络用户模块。

进一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，所述波长可调谐混沌载波发生模块包括温度控制器、电流控制器、WRC-FPLD、环形器、耦合器I、放大器、可调滤波器、偏振控制器、可调衰减器、耦合器II、光功率计I、控制调节模块；

所述WRC-FPLD依次与环形器、耦合器I、第二放大器、可调滤波器、偏振控制器、可调衰减器、耦合器II连接；

从耦合器I输出的信号分两路，一路与所述第二放大器连接，另一路与所述控制调节模块连接，控制调节模块分别与温度控制器、电流控制器连接，温度控制器、电流控制器的输出端分别与所述WRC-FPLD连接；

从所述耦合器II输出的信号分两路，一路与所述环形器连接，环形器将信号反馈给WRC-FPLD；另一路与光功率计连接。

进一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，所述波长可调谐混沌载波发生模块还包括与耦合器I分别连接的光谱仪、频谱分析仪、实时示波器、光功率计II；以及与光谱仪、频谱分析仪、实时示波器、光功率计II连接的数据分析模块。

进一步地，如上所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，所述光网络用户模块包括多个光网络用户单元，每个光网络用户单元对应一个波长单元；

所述每个光网络用户由第一隔离器、第二偏振控制器、第三耦合器、自由运行的WRC-FPLD、光电探测器I、光电探测器II、延迟线构成；

从波分解复用器出来的混沌载波依次通过第一隔离器、第二偏振控制器后被第三耦合器分成两个部分，一部分输入到光电探测器II用于解码恢复信号，另一部分进入到自由运行的WRC-FPLD中实现注入锁定，自由运行的WRC-FPLD产生的混沌信号经第三耦合器后进入到光电探测器I转换成电信号，电信号通过延迟线调节时间序列的延迟时间，从延迟线输出的信号与从光电探测器II输出的信号实现高质量的混沌同步，两路信号直接相减即可解码恢复传输的下行链路信号。

一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信方法，包括以下步骤：

步骤一：发射机通过控制WRC-FPLD的工作参数及外部反馈光的强度、波长及偏振态使光线路终端模块在特定的波长输出宽带混沌载波信号，传输的信息经调制器调制后加载到混沌载波信号上；

步骤二：将加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到某一用户单元；

步骤三：用户单元利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与发射端混沌载波几乎相同的混沌信号，这样，基于发射端发射的加载信息后的混沌载波及用户单元接收端再生的混沌载波即可恢复发射端的信息，从而实现发射端与该用户单元的混沌保密通信。

本发明具有以下优点：

1、本混沌保密通信技术采用WRC-FPLD作为发射机的激光源，可实现多波长的混沌载波输出，能有效满足了WDM-PON对光线路终端的多波长激光源的要求；

2、本混沌保密通信技术采用WRC-FPLD作为用户单元的光源，满足了WDM-PON对用户单元无色光源的要求，从而大大降低了系统成本。

3、本混沌保密通信技术基于WRC-FPLD和WDM-PON实现组网，可实现光线路终端与多个用户之间的多节点混沌保密通信。

4、本混沌保密通信技术采用的WRC-FPLD的工作波长为1550nm，可与现有光纤系统兼容，有利于与WDM-PON一起实现高速混沌保密通信组网。

5、本混沌保密通信技术采用的WRC-FPLD基于普通的FPLD改进制作而成，能有效降低系统的成本。

本申请的最大特点是利用光反馈下WRC-FPLD产生了波长可调谐的混沌信号，利用这个混沌信号和WDM-PON组网，实现混沌保密通信。同时，用户端也使用自由运行的WRC-FPLD实现“无色”光源方案，大大降低了系统的成本。首先WRC-FPLD属于新型激光器，于2009年首次报道，相关的研究还比较少，目前这种激光器已经与WDM-PON组网实现了一般的波分复用系统，但未有关于混沌保密通信的报道。换句话说，目前研究WRC-FPLD的团队不涉及混沌保密通信，而目前从事混沌保密通信的团队没接触到WRC-FPLD。

附图说明

图1为本发明基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置结构示意框图；

图中，1：波长可调谐混沌载波发生模块；2：第一耦合器；3：第一偏振控制器；4：调制器；5：第一放大器；6：第二耦合器；7：波分复用器；8：色散、功率补偿模块；9：波分解复用器；10：第一隔离器；11：第二偏振控制器；12：第三耦合器；13：自由运行的WRC-FPLD；14：光电探测器I；15：光电探测器II；16：延迟线；

图2为本发明基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置结构图；

图3为本发明基于WRC-FPLD的波长可调谐的混沌载波获取示意图一；

图4为本发明基于WRC-FPLD的波长可调谐的混沌载波获取示意图二；

图中：110：温度控制器；111：电流控制器；112：WRC-FPLD；113：环形器；114：耦合器I；115：第二放大器；116：可调滤波器；117：偏振控制器；118：可调衰减器；119:耦合器II；120:光功率计I；121:光谱仪；122：频谱分析仪；123：实时示波器；124：光功率计II；125：控制调节模块；126：数据分析模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置术，该装置分为两大模块，分别为：光线路终端模块；光网络用户模块；

其中，如图1、图2所示，所述光线路终端模块包括多个波长单元，其中每个波长单元包括由波长可调谐混沌载波发生模块1、第一耦合器2、混沌载波信号检测模块、第一偏振控制器3及调制器4构成的发射机，第一放大器5及第二耦合器6；其中波长可调谐混沌载波发生模块1由弱谐振腔-法布里珀罗激光器(WRC-FPLD)112、环形器113、耦合器I114、第二放大器115、可调滤波器116、偏振控制器117、可调衰减器118、控制及测试分析模块组成；控制及测试分析模块包括与WRC-FPLD112、光谱仪121、频谱分析仪122、实时示波器123、光功率计II 124等相连的数据采集卡和电脑，用于调节混沌载波发生模块的系统参量(如反馈光的强度、时延、偏振态、激光器的温度和电流等)并采集数据。

所述光网络用户模块包括多个光网络用户，每个光网络用户实际上就是一个接收机，它由第一隔离器10、第二偏振控制器11、第三耦合器12、光电探测器II 15、延迟线16、自由运行的WRC-FPLD13构成。

上述一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置的基本原理为：首先利用波长可调谐混沌载波发生模块的控制调节模块调节发射机WRC-FPLD的反馈光波长、强度、时延及偏振态使激光器输出预期的混沌载波信号。随后，将信息加载到混沌载波后通过波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块、解复用器、隔离器、偏振控制器后注入到用户端接收机的WRC-FPLD，利用注入接收机激光器的加载有信号的混沌载波与接收机激光器产生的混沌信号即可解码恢复出光线路终端发射的信号，从而实现混沌保密通信。同时，通过控制发射端激光器的混沌载波的波长，可实现光线路终端与多个用户单元间的多节点混沌保密通信。

工作过程为：首先通过控制WRC-FPLD的工作参数及外部反馈光的强度、波长及偏振态使激光器在特定的波长输出宽带混沌载波信号，系统需要传输的信息经调制器后加载到混沌载波信号上，加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及解复用器后传送到某一用户单元。在用户单元，利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从中心局发送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与发射端混沌载波几乎相同的混沌信号，这样，基于发射端发射的加载信息后的混沌载波及接收端再生的混沌载波即可恢复发射端的信息，从而实现发射端与该用户单元的混沌保密通信。发射端每个发射机输出的光波长要与相应用户单元接收机的光波长一致。这样，整个系统能实现光线路终端与多个用户单元之间的多节点混沌保密通信。

所述WRC-FPLD作为发射端激光器可输出波长可调谐的宽带混沌载波信号。

所述WRC-FPLD作为接收端激光器可实现用户单元的无色光源方案。

所述系统可实现光线路终端与多个用户之间的多节点混沌保密通信。

所述WRC-FPLD的工作波长为1550nm，可与现有光纤系统兼容，有利于与WDM-PON一起实现高速混沌保密通信组网。

本发明提出一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信技术，以达到能基于WRC-FPLD和WDM-PON组网实现多节点的高速混沌保密通信。

图2为整个系统具体的工作原理框图。所有的发射机集中在光线路终端，而接收机对应相应的用户单元。对于发射机1和接收机1，WRC-FPLD作为发射机激光源，通过分析控制模块调节外部反馈光的波长、偏振态、时延及反馈强度使激光器工作在特定的波长，且输出宽带混沌载波信号，然后发射端的的信号通过调制器被加载到混沌载波上，这个被调制的混沌载波经放大器、耦合器后被分成两个部分，一部分用来监控加载信号的混沌载波，另一部分通过波分复用器、包括色散功率补偿模块的光纤传输信道、波分解复用器后被直接广播到用户单元1。在用户单元1，一部分发射端传输过来的混沌载波经隔离器、偏振控制器后被单向注入到一个自由运行的WRC-FPLD接收激光器，通过调节入射光的强度、偏振态，接收端激光器的工作电流、工作温度可使接收端激光器产生预期的混沌信号，在精细调节延迟线后可在特定波长实现预期的混沌同步，进而直接解码恢复出发射端的信息。这样，发射机1和接收机1之间可成功实现混沌保密通信。光线路终端上每个波长单元与相应的用户单元的接收机配对即可实现发射端与不同用户之间的混沌保密通信组，从而实现光线路终端与用户单元间的多节点混沌保密通信组网。

具体地，所述光线路终端模块包括：多个波长单元，其中每个波长单元包括：由波长可调谐混沌载波发生模块1、第一耦合器2、混沌载波监控输出模块、第一偏振控制器3及调制器4构成的发射机以及第一放大器5、耦合器6；

从波长可调谐混沌载波发生模块1产生的信号经过第一耦合器2分成2路，一路与混沌载波监控输出模块连接，用于监控载波信号；另一路依次通过第一偏振控制器3及调制器4、第一放大器5、第二耦合器6后，经过第二耦合器6分成2部分，一部分用于监控加载信息后的混沌载波，另一部分经波分复用器7、光纤信道、色散、功率补偿模块8、波分解复用器9后进入光网络用户模块。

所述光网络用户模块包括多个光网络用户单元，每个光网络用户单元对应一个波长单元；

所述每个光网络用户由第一隔离器10、第二偏振控制器11、第三耦合器12、自由运行的WRC-FPLD13、光电探测器I 14、光电探测器II 15、延迟线16构成；

从波分解复用器9出来的混沌载波依次通过第一隔离器10、第二偏振控制器11后被第三耦合器12分成两个部分，一部分输入到光电探测器II 15用于解码恢复信号，另一部分进入到自由运行的WRC-FPLD13中实现注入锁定，自由运行的WRC-FPLD13产生的混沌信号经第三耦合器12后进入到光电探测器I 14转换成电信号，电信号通过延迟线16调节时间序列的延迟时间，从延迟线输出的信号与从光电探测器II 15输出的信号实现高质量的混沌同步，两路信号直接相减即可解码恢复传输的下行链路信号。

具体的工作原理为：在组网方面，光线路终端的波长1单元(包括发射机及相应组件)和光网络用户1(包括接收机及相应组件)对应可实现混沌保密通信；波长2单元与光网络用户2对应可实现混沌保密通信；依次类推；波分复用器件就是将所有的波长单元和光网络用户单元组合在一起形成网络，这与现有实用的光纤通信网络很相近，只是本发明强调的混沌保密通信。2，对于每个独立的通信信道而言，以波长1单元和光网络用户1为例：首先，波长可调谐混沌载波发生模块1输出特定波长的混沌信号，混沌载波通过第一耦合器2后被分成两个部分，一部分用于监控载波信号，另一部分通过第一偏振控制器3(控制输出光的偏振态)进入到调制器4，从而将下行链路数据1(就是发射端需要发送的信息，1是对应的波长单元1)加载到混沌载波上；加载信息的混沌载波经第一放大器5后被第二耦合器6分成两个部分，一部分用于监控加载信息后的混沌载波；另一部分经波分复用器7(将不同波长的信号复用到一个光纤传输信道)、光纤信道、色散、功率补偿模块8(用于补偿光纤传输中引入的功率损耗及色散)，波分解复用器9(将复用的混沌信号分解到相应的波长信号)后进入光网络用户1的接收机；混沌载波通过第一隔离器10(保证光的单向传输)，第二偏振控制器11(控制输入光偏振态)后被第三耦合器12分成两个部分，一部分输入到光电探测器II15用于解码恢复信号，另一部分进入到自由运行的WRC-FPLD 13中实现注入锁定，使激光器再生相应波长的混沌信号，自由运行的WRC-FPLD13产生的混沌信号经第三耦合器12后进入到光电探测器I 14转换成电信号，电信号通过延迟线16调节时间序列的延迟时间。根据混沌滤波效应，从延迟线输出的信号与从光电探测器II 15输出的信号可实现高质量的混沌同步，两路信号直接相减即可解码恢复传输的下行链路信号1。

所述波长可调谐混沌载波发生模块1包括温度控制器110、电流控制器111、WRC-FPLD112、环形器113、耦合器I114、放大器115、可调滤波器116、偏振控制器117、可调衰减器118、耦合器II 119、光功率计I 120、控制调节模块125；

所述WRC-FPLD112依次与环形器113、耦合器I 114、第二放大器115、可调滤波器116、偏振控制器117、可调衰减器118、耦合器II119连接；

从耦合器I 114输出的信号分两路，一路与所述第二放大器115连接，另一路与所述控制调节模块125连接，控制调节模块125分别与温度控制器110、电流控制器111连接，温度控制器110、电流控制器111的输出端分别与所述WRC-FPLD112连接；

从所述耦合器II 119输出的信号分两路，一路与所述环形器113连接，环形器113将信号反馈给WRC-FPLD112；另一路与光功率计I 120连接。

所述波长可调谐混沌载波发生模块1还包括与耦合器I 114分别连接的光谱仪121、频谱分析仪122、实时示波器123、光功率计II 124；以及与光谱仪121、频谱分析仪122、实时示波器123、光功率计II 124连接的数据分析模块126。

波长可调谐混沌载波发生模块的工作原理如下：首先通过控制调节模块125调节WRC-FPLD112的工作温度和电流，具体通过温度控制器110、电流控制器111，使WRC-FPLD112产生多模输出，WRC-FPLD112的输出通过环形器113后被耦合器I 114分成两个部分，一部分输出到测试设备(光谱仪121、频谱分析仪122、实时示波器123、光功率计II 124)及数据分析模块126，以便进一步通过控制调节模块125控制系统的状态；另一部分通第二放大器115实现功率放大；并利用可调滤波器116滤掉激光器输出不需要的模式，仅保留1个模式(对应一个波长)；然后，滤出的光经偏振控制器117(控制偏振态)，可调衰减器118(控制功率)，耦合器II 119(把光分成两个部分，一部分经环形器后注入到激光器形成反馈，另一部分用来监控反馈光的功率)，环形器113后反馈回WRC-FPLD112，从而使激光器输出对应波长的混沌信号。注意：混沌光的产生原理就是利用了光反馈，激光器后面的那个环形腔就是为了构造一个反馈腔；混沌载波波长的选择由可调滤波器实现，通过滤波器后保留模式的波长决定了最终激光器混沌信号输出的波长

本发明还提供一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信方法，包括以下步骤：

步骤一：发射机通过控制WRC-FPLD的工作参数及外部反馈光的强度、波长及偏振态使光线路终端模块在特定的波长输出宽带混沌载波信号，传输的信息经调制器调制后加载到混沌载波信号上；

步骤二：将加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到某一用户单元；

步骤三：用户单元利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与发射端混沌载波几乎相同的混沌信号，这样，基于发射端发射的加载信息后的混沌载波及用户单元接收端再生的混沌载波即可恢复发射端的信息，从而实现发射端与该用户单元的混沌保密通信。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，包括：光线路终端模块、光网络用户模块；在光线路终端模块与光网络用户模块之间依次连接有波分复用器、色散、功率补偿模块、波分解复用器；

所述光线路终端模块用于利用光反馈下WRC-FPLD产生波长可调谐的混沌载波信号，拟传输的信息经过调制器后加载到混沌载波信号上；

加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到光网络用户模块；

所述光网络用户模块用于利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与光线路终端模块相应波长单元几乎相同的混沌信号，从而实现发射端某波长单元与该用户单元的混沌保密通信。

2.根据权利要求1所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，所述光线路终端模块包括：多个波长单元，其中每个波长单元包括：由波长可调谐混沌载波发生模块(1)、第一耦合器(2)、混沌载波监控输出模块、第一偏振控制器(3)及调制器(4)构成的发射机以及第一放大器(5)、耦合器(6)；

从波长可调谐混沌载波发生模块(1)产生的信号经过第一耦合器(2)分成2路，一路与混沌载波监控输出模块连接，用于监控载波信号；另一路依次通过第一偏振控制器(3)及调制器(4)、第一放大器(5)、第二耦合器(6)后，经过第二耦合器(6)分成2部分，一部分用于监控加载信息后的混沌载波，另一部分经波分复用器(7)、光纤信道、色散、功率补偿模块(8)、波分解复用器(9)后进入光网络用户模块。

3.根据权利要求2所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，所述波长可调谐混沌载波发生模块(1)包括温度控制器(110)、电流控制器(111)、WRC-FPLD(112)、环形器(113)、耦合器I(114)、放大器(115)、可调滤波器(116)、偏振控制器(117)、可调衰减器(118)、耦合器II(119)、光功率计I(120)、控制调节模块(125)；

所述WRC-FPLD(112)依次与环形器(113)、耦合器I(114)、第二放大器(115)、可调滤波器(116)、偏振控制器(117)、可调衰减器(118)、耦合器II(119)连接；

从耦合器I(114)输出的信号分两路，一路与所述第二放大器(115)连接，另一路与所述控制调节模块(125)连接，控制调节模块(125)分别与温度控制器(110)、电流控制器(111)连接，温度控制器(110)、电流控制器(111)的输出端分别与所述WRC-FPLD(112)连接；

从所述耦合器II(119)输出的信号分两路，一路与所述环形器(113)连接，环形器(113)将信号反馈给WRC-FPLD(112)；另一路与光功率计I(120)连接。

4.根据权利要求3所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，所述波长可调谐混沌载波发生模块(1)还包括与耦合器I(114)分别连接的光谱仪(121)、频谱分析仪(122)、实时示波器(123)、光功率计II(124)；以及与光谱仪(121)、频谱分析仪(122)、实时示波器(123)、光功率计II(124)连接的数据分析模块(126)。

5.根据权利要求2所述的基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信装置，其特征在于，所述光网络用户模块包括多个光网络用户单元，每个光网络用户单元对应一个波长单元；

所述每个光网络用户由第一隔离器(10)、第二偏振控制器(11)、第三耦合器(12)、自由运行的WRC-FPLD(13)、光电探测器I(14)、光电探测器II(15)、延迟线(16)构成；

从波分解复用器(9)出来的混沌载波依次通过第一隔离器(10)、第二偏振控制器(11)后被第三耦合器(12)分成两个部分，一部分输入到光电探测器II(15)用于解码恢复信号，另一部分进入到自由运行的WRC-FPLD(13)中实现注入锁定，自由运行的WRC-FPLD(13)产生的混沌信号经第三耦合器(12)后进入到光电探测器I(14)转换成电信号，电信号通过延迟线(16)调节时间序列的延迟时间，从延迟线输出的信号与从光电探测器II(15)输出的信号实现高质量的混沌同步，两路信号直接相减即可解码恢复传输的下行链路信号。

6.一种基于WRC-FPLD和WDM-PON组网的混沌保密通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：发射机通过控制WRC-FPLD的工作参数及外部反馈光的强度、波长及偏振态使光线路终端模块在特定的波长输出宽带混沌载波信号，传输的信息经调制器调制后加载到混沌载波信号上；

步骤二：将加载信息后的混沌载波经波分复用器、普通光纤、色散功率补偿模块及波分解复用器后传送到某一用户单元；

步骤三：用户单元利用自由运行的WRC-FPLD作为一个无色光源，从波分解复用器传送来的信号注入到自由运行的WRC-FPLD使其产生与发射端混沌载波几乎相同的混沌信号，这样，基于发射端发射的加载信息后的混沌载波及用户单元接收端再生的混沌载波即可恢复发射端的信息，从而实现发射端与该用户单元的混沌保密通信。