CN108183752B - 一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统 - Google Patents

一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，包括三个激光器，三激光器各连接一偏振分束器，三个偏振分束器各具有两个输出端口，三偏振分束器两两之间分别通过一链路连接，以实现三激光器两两之间的双向通信。本发明利用混沌原理，解码时将传输信号与本地信号进行对比，才能将所要传输的信息还原，其增加了系统的保密性，假使信号在传输途中被截获，若无信宿的本地信号，也无法成功解码出要传递的信息。

Description

一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统
技术领域
本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统。
背景技术
混沌是近几十年发展起来的一门科学，由于混沌通信系统具有类似噪声的伪随机信号的优良特性，混沌在保密通信、图像加密以及信号检测等方面都有着广阔的前景。实现混沌通信的一个必备条件是完成混沌同步，使混沌通信系统中的发送机与接收机之间实现同步。混沌系统实现同步后，可以有效提升对信息的保密性能，并且减小接收机接收信号的误差。
但现有技术未涉及多通道通信系统来实现双向三方之间的通信。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于混沌的多通道三方通信系统。本发明通信系统不仅实现了双向三方之间的通信，还具有成本低、性能稳定、误码率低、保密性强等特点。
本发明采取以下技术方案：
一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，包括三个激光器，三激光器各连接一偏振分束器，三个偏振分束器各具有两个输出端口，三偏振分束器两两之间分别通过一链路连接，以实现三激光器两两之间的双向通信。
优选的，链路包括两环形器，两环形器的第一端口分别接入两偏振分束器的其中一输出端口，环形器的第二端口通过部分透射的光栅及调制器后连接分束器的第一端口，分束器的第二端口连接光电检测器、第三端口通过耦合器后连接另一环形器的第四端口；环形器的第三端口与所述耦合器相连。
优选的，其中一个偏振分束器与一个环形器之间设置一旋转透镜。
优选的，一路光信号经所述的偏振分束器分离后进入相对应的环形器中，经过该环形器作用后，传输到部分透射的光栅上，部分透射的光栅对光的作用，一部分光被反射回所述的环形器，而一部分光则穿过所述部分透射的光栅传输至所述的调制器；部分透射的光栅的耦合系数20纳秒-1，反馈系数20纳秒-1。
优选的，每条链路部分透射的光栅两边时间延迟1.4纳秒和3纳秒。
优选的，激光器的阈值电流18mA。
优选的，激光器透明载流子数1.25×108。
本发明的特点：若是第一激光器与第二激光器之间进行通信，第一激光器发出一个在两垂直方向X和Y上都有信号的光，该光经过第一偏振分束器后，第一偏振分束器的两个输出端口上分别输出只含有在单个方向上有信号的光。一路光信号经第一偏振分束器分离后由第二端口进入第一环形器中，这路经过第一环形器作用后，传输到第一部分透射的光栅上，由于部分透射的光栅对光的特殊作用，一部分光被反射第一环形器中，一部分光会穿过第一部分透射的光栅传输到第一调制器中，在第一调制器中，基带信号调制到光载波上，在将已调信号传输到第一分束器上，分束器将信号分为两部分，一部分送去光电探测器，另一部分传入第一耦合器，由于是第一激光器与第二激光器之间的通信，第二激光器同时也在发射在两个垂直方向X和Y上都有信号的光，X和Y两个方向上的光信号分离，且第一激光器与第二激光器之间通信需要使信号在同一个偏振方向上，与上面同理，光信号在经过第二偏振分束器之后，分别从第二偏振分束器的a4端口和a5端口输出，从第二偏振分束器的a4端口输出的光信号进入第二环形器，经过第二环形器的作用，光信号从第二环形器的b6端口输出，传输到第二部分透射的光栅上，由于部分透射的光栅对光的特殊作用，一部分光被反射第二环形器中，一部分光会穿过第二部分透射的光栅传输到第二调制器中，从第二部分透射的光栅的c3端口反射的光信号经b6端口回到第二环形器中，再由b7端口输出到第一耦合器中，从第一分束器的e2端口输出的光信号与第二环形器b7端口输出的光信号在第一耦合器内进行耦合，再由f3端口输出，由b8端口传入第二环形器，经第二环形器处理后由b5端口输出至第二偏振分束器，在传输到第二激光器中，从第二部分透射的光栅的c4端口输出的光信号由d3端口进入第二调制器，要传输的基带信号在第二调制器中调制到光载波上，再由第二调制器的d4端口输出，已调信号经e4端口至第二分束器，第二分束器将已调信号分成两路，一路传输到第二光电检测器进行检测，另一路由f4端口进入耦合器，从第二分束器的e5端口输出的光信号与第一环形器b3端口输出的光信号在第二耦合器内进行耦合，耦合后的信号由f6端口输出，再由b4端口传入第一环形器，经环形器处理后，再由第一环形器的b1端口输出，再经由第一偏振分束器传输至第一激光器中，如此就实现了第一激光器和第二激光器之间的双向通信。
第一激光器和第三激光器之间的双向通信、第二激光器和第三激光器之间的双向通信的原理与上述的第一激光器和第二激光器之间的双向通信原理类似。
本发明利用混沌原理，解码时将传输信号与本地信号进行对比，才能将所要传输的信息还原，其增加了系统的保密性，假使信号在传输途中被截获，若无信宿的本地信号，也无法成功解码出要传递的信息。
本发明利用光器件实现混沌通信，具有成本低、性能稳定、误码率低、保密性强等特点。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
图2为激光器产生的混沌信号。
图3发送信号图。
图4为解码信号图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例一种基于混沌的多通道三方通信系统包括第一激光器1-1、第二激光器1-2和第三激光器1-3，第一偏振分束器2-1、第二偏振分束器2-2和第三偏振分束器2-3，第一环形器3-1、第二环形器3-2、第三环形器3-3、第四环形器3-4、第五环形器3-5和第六环形器3-6，第一部分透射的光栅4-1、第二部分透射的光栅4-2、第三部分透射的光栅4-3、第四部分透射的光栅4-4、第五部分透射的光栅4-5和第六部分透射的光栅4-6，第一调制器5-1、第二调制器5-2、第三调制器5-3、第四调制器5-4、第五调制器5-5和第六调制器5-6，第一分束器6-1、第二分束器6-2、第三分束器6-3、第四分束器6-4、第五分束器6-5和第六分束器6-6，第一光电检测器7-1、第二光电检测器7-2、第三光电检测器7-3、第四光电检测器7-4、第五光电检测器7-5和第六光电检测器7-6，第一耦合器8-1、第二耦合器8-2、第三耦合器8-3、第四耦合器8-4、第五耦合器8-5和第六耦合器8-6，旋转透镜9。
第一激光器1-1与第一偏振分束器2-1的a1端口连接，第一偏振分束器2-1的a2端口与第一环形器3-1的b1端口连接，第一偏振分束器2-1的a3端口与第六环形器3-6的b21端口连接，第一环形器3-1的b2端口与第一部分透射的光栅4-1的c1端口连接，第一环形器3-1的b3端口与第二耦合器8-2的f5端口连接，第一环形器3-1的b4端口与第二耦合器8-2的f6端口连接，第一部分透射的光栅4-1的c2端口与第一调制器5-1的d1端口连接，第一调制器5-1的d2端口与第一分束器6-1的e1端口连接，第一分束器6-1的e2端口与第一耦合器8-1的f1端口连接，第一分束器6-1的e3端口与第一光电检测器7-1连接，第二耦合器8-2的f4端口与第二分束器6-2的e5端口连接，第一耦合器8-1的f2端口与第二环形器3-2的b7端口连接，第二耦合器8-2的f3端口与第二环形器3-2的b8端口连接，第二分束器6-2的e6端口与第二光电检测器7-2连接，第二分束器6-2的e4端口与第二调制器5-2的d4端口连接，第二调制器5-2的d3端口与第二部分透射的光栅4-2的c4端口连接，第二部分透射的光栅4-2的c3端口与第二环形器3-2的b6端口连接，第二环形器3-2的b5端口与第二偏振分束器2-2的a4端口连接，第二偏振分束器2-2的a6端口与第二激光器1-2连接，第二偏振分束器2-2的a5端口与旋转透镜9的g1端口连接，旋转透镜9的g2端口与第三环形器3-3的b9端口连接，第三环形器3-3的b10端口与第三部分透射的光栅4-3的c5端口连接，第三环形器3-3的b11端口与第四耦合器8-4的f11端口连接，第三环形器3-3的b12端口与第四耦合器8-4的f12端口连接，第三部分透射的光栅4-3的c6端口与第三调制器5-3的d5端口连接，第三调制器5-3的d6端口与第三分束器6-3的e7端口连接，第三调制器5-3的e9端口与第三光电检测器7-3连接，第三分束器6-3的e8端口与第三耦合器8-3的f7端口连接，第三分束器6-3的e8端口与第三耦合器8-3的f7端口连接，第三耦合器8-3的f8端口与第四环形器3-4的b15端口连接，第三耦合器8-3的f9端口与第四环形器3-4的b16端口连接，第四耦合器8-4的f10端口与第四分束器6-4的e11端口连接，第四分束器6-4的e12端口第四光电检测器7-4连接，第四分束器6-4的e10端口与第四调制器5-4的d8端口连接，第四调制器5-4的d7端口与第四部分透射的光栅4-4的c8端口连接，第四部分透射的光栅4-4的c7端口与第四环形器3-4的b14端口连接，第四环形器3-4的b13端口与第三偏振分束器2-3的a8端口连接，第三偏振分束器2-3的a7端口与第三激光器1-3连接，第三偏振分束器2-3的a9端口与第五环形器3-5的b17端口连接，第五环形器3-5的b18端口与第五部分透射的光栅4-5的c9端口连接，第五环形器3-5的b19端口与第六耦合器8-6的f17端口连接，第五环形器3-5的b20端口与第六耦合器8-6的p1端口连接，第五部分透射的光栅4-5的c10端口与第五调制器5-5的d9端口连接，第五调制器5-5的d10端口与第五分束器6-5的e13端口连接，第五分束器6-5的e15端口与第五光电检测器7-5连接，第五分束器6-5的e14端口与第五耦合器8-5的f13端口连接，第五耦合器8-5的e14端口与第六环形器3-6的b23端口连接，第五耦合器8-5的f15端口与第六环形器3-6的b24端口连接，第六耦合器8-6的f16端口与第六分束器6-6的e17端口连接，第六分束器6-6的e18端口与第六光电检测器7-6连接，第六分束器6-6的e16端口与第六调制器5-6的d12端口连接，第六调制器5-6的d11端口与第六部分透射的光栅4-6的c12端口连接，第六部分透射的光栅4-6的c11端口与第六环形器3-6的b22端口连接。
在本实施例中，部分透射的光栅的耦合系数20纳秒-1，反馈系数20纳秒-1。每条链路部分透射的光栅两边时间延迟1.4纳秒和3纳秒。激光器的阈值电流18mA。激光器透明载流子数1.25×108。
图2为激光器产生的混沌信号，表明三个激光器能完全同步。图3发送信号图，这是要加密的信号。图4为解码信号图，这是通过光电检测器，将光功率转换成电流，通过差分电路得到的解密信号，说明解密信号与发射信号一致，系统能实现保密通信。图2-4列举了一路通信的情况，而本发明可以实现多路双向通信，其原理如上所述。
本发明一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统实现过程：
1、两个激光器之间部分透射的光栅诱导系统的混沌同步。
2、当两个激光器发射不同信号时，存在同步误差。
3、根据同步误差与本地信号的比较恢复发送端传输的信号。
以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，其特征是包括三个激光器，三激光器各连接一偏振分束器，三个偏振分束器各具有两个输出端口，三偏振分束器两两之间分别通过一链路连接，以实现三激光器两两之间的双向通信；
其中，偏振分束器两两之间的链路包括两环形器，第一环形器的第一端口接入一偏振分束器的其中一输出端口，第二环形器的第一端口接入另一偏振分束器的其中一输出端口；第一环形器的第二端口通过第一部分透射的光栅及第一调制器后连接第一分束器的第一端口，第一分束器的第二端口连接第一光电检测器、第三端口通过第一耦合器后连接第二环形器的第四端口，第二环形器的第三端口与第一耦合器相连；第二环形器的第二端口通过第二部分透射的光栅及第二调制器后连接第二分束器的第一端口，第二分束器的第二端口连接第二光电检测器、第三端口通过第二耦合器后连接第一环形器的第四端口，第一环形器的第三端口与第二耦合器相连。
2.如权利要求1所述基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，其特征是：其中一个偏振分束器与一个环形器之间设置一旋转透镜。
3.如权利要求1所述的一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，其特征在于：一路光信号经所述的偏振分束器分离后进入相对应的环形器中，经过该环形器作用后，传输到部分透射的光栅上，一部分光被部分透射的光栅反射回所述的环形器，而一部分光则穿过部分透射的光栅传输至调制器；所述部分透射的光栅的耦合系数为20纳秒-1，反馈系数为20纳秒-1。
4.如权利要求1或3所述的一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，其特征在于：每条链路的各部分透射的光栅两边时间延迟分别是1.4纳秒和3纳秒。
5.如权利要求1所述的一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，其特征在于：第一激光器和/或第二激光器和/或第三激光器的阈值电流为18mA。
6.如权利要求1或5所述的一种基于混沌的偏振复用多通道三方通信系统，其特征在于：第一激光器和/或第二激光器和/或第三激光器的透明载流子数为1.25×108。
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Address before: Room 407-10, floor 4, building 2, Haichuang science and technology center, Cangqian street, Yuhang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311100

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