CN108494543A - 一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统 - Google Patents

一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108494543A
CN108494543A CN201810020082.4A CN201810020082A CN108494543A CN 108494543 A CN108494543 A CN 108494543A CN 201810020082 A CN201810020082 A CN 201810020082A CN 108494543 A CN108494543 A CN 108494543A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
feedback
photoelectric detector
chaos
negative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810020082.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李齐良
包琪
陈德望
胡淼
周雪芳
曾然
杨淑娜
唐向宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Hangzhou Electronic Science and Technology University
Original Assignee
Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Electronic Science and Technology University filed Critical Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority to CN201810020082.4A priority Critical patent/CN108494543A/zh
Publication of CN108494543A publication Critical patent/CN108494543A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/298—Two-way repeaters, i.e. repeaters amplifying separate upward and downward lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，包括第一激光器、第二激光器；第一激光器的信号通过第一分束器后分为两束光信号，一束光信号通过第一光电检测器、第一电放大器后，负反馈到第一激光器；另一束光信号依次通过第一光放大器、第二光电检测器、第二电放大器、第四激光器、第二光放大器、第三光电检测器、第三电放大器后耦合到第二激光器上；第二激光器的信号通过第二分束器后分为两束光信号，一束光信号通过第四光电检测器、第四电放大器后，负反馈到第二激光器；另一束光信号依次通过第三光放大器、第五光电检测器、第五电放大器、第三激光器、第四光放大器、第六光电检测器、第六光放大器后耦合到第一激光器上。

Description

一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统
技术领域
本发明属于光信息技术领域，具体涉及一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统。
背景技术
混沌在生物学、经济学以及神经网络、保密通信等各领域有广泛的应用，近几十年得到快速的发展，因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。
经检索，现有技术中未涉及双向且具有中继的混沌通信技术。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统。本发明混沌通信系统不仅实现了双向之间的通信，而且其具有中继，能实现远距离通信，具有成本低、性能稳定、误码率低、保密性强等诸多优点。
本发明采取以下技术方案：
一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其包括第一激光器、第二激光器、第一光电检测器、第二光电检测器、第三光电检测器、第四光电检测器、第五光电检测器、第六光电检测器，第一电放大器、第二电放大器、第三电放大器、第四电放大器、第五电放大器、第六电放大器，第一光放大器、第二光放大器、第三光放大器、第四光放大器、第五光放大器、第六光放大器，第一分束器、第一分束器；第一激光器的信号通过第一分束器后分为两束光信号，其中，一束光信号通过第一光电检测器、第一电放大器后，负反馈到第一激光器；另一束光信号依次通过第一光放大器、第二光电检测器、第二电放大器、第四激光器、第二光放大器、第三光电检测器、第三电放大器后耦合到第二激光器上；第二激光器的信号通过第二分束器后分为两束光信号，其中，一束光信号通过第四光电检测器、第四电放大器后，负反馈到第二激光器；另一束光信号依次通过第三光放大器、第五光电检测器、第五电放大器、第三激光器、第四光放大器、第六光电检测器、第六光放大器后耦合到第一激光器上。
本发明基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统主要包括四个激光器，六个光电检测器，六个电放大器，六个光放大器，两个分束器；将一个激光器作为发送端，其分束器将激光器的混沌信号分为两束光信号，一路传输到光电检测器，变成电信号，放大以后，负反馈到激光器的偏置电流上，另一束，经过光放大器放大，再通过光电检测器变成电信号，耦合到中继激光器的偏置电流上，中继激光器产生的同步混沌信号经过光放大器放大，再通过光电检测器变成电信号，耦合到接收激光器的偏置电流上。将另一激光器作为发送端时，同样将信号传给接收端的激光器，该方案中，线路两端的激光器既是发送又是接收信息激光器。信息调制到两个激光器的偏置电流上，随后隐藏在混沌载频中，两个激光器都发送是“0”或“1”时，两个激光器同步，否则，处于异步状态。解码的过程从检测两端激光器的功率误差，再与本地信号进行运算，就能解密发送端传送的比特，实现两激光器之间的双向通信。
优选的，分束器的分光比为1:1。
优选的，电光负反馈系数为-0.15。
优选的，所述电光反馈时间延迟分别是2.67纳秒。
优选的，激光器的偏置电流为32mA。
优选的，激光器的透明载流子数1.25×108。
优选的，混沌载频光波的中心波长为1550nm。
本本发明基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，特点体现在双向且具有中继，其能够实现以后的环网通信，是光反馈的一种补偿技术，具有信噪比低、保密性强等优点。
本发明基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统为未来混沌光通信提供了基础条件，混沌同步是该系统的核心技术，并决定网络性能的关键因素，在未来的混沌保密高速通信网络中将有着巨大的应用潜力。
附图说明
图1为本发明基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统的一种优选实施例结构示意图。
图2为激光器产生的混沌信号，此处将第一激光器作为发送端，第二激光器作为接收端，图2中的第一个图为发送激光器的混沌时间序列图，中间第二个图为中继激光器的时间序列图，下面第三个图是接受激光器的时间序列图。三个图显示，三个激光器处于同步状态。
图3发送信号图。
图4为解码信号图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。
如图1所示，本实施例一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统包括第一激光器1-1、第二激光器1-2、第三激光器1-3、第四激光器1-4，第一光电检测器2-1、第二光电检测器2-2、第三光电检测器2-3、第四光电检测器2-4、第五光电检测器2-5、第六光电检测器2-6，第一电放大器3-1、第二电放大器3-2、第三电放大器3-3、第四电放大器3-4、第五电放大器3-5、第六电放大器3-6，第一光放大器4-1、第二光放大器4-2、第三光放大器4-3、第四光放大器4-4、第五光放大器4-5、第六光放大器4-6，第一分束器5-1、第一分束器5-2；本实施例中：第一激光器与第二激光器的电光延迟均为2.67纳秒。四个激光器的阈值电流均为32mA。激光器透明载流子数1.25×108。分束器的分光比为1:1。选择所有激光器的电光负反馈系数为混沌载频光波的中心波长为1550nm。
第一激光器1-1作为发送端，第二激光器1-2作为接收端时，第一激光器1-1的a1端口与第一分束器5-1的第一端口b1连接，第一分束器5-1的第三端口b3与第一光电检测器2-1的c1端口连接，第一光电检测器2-1的c2端口与第一电放大器3-1的d1端口连接，第一电放大器3-1的d2端口将电信号负反馈到第一激光器1-1的m1端口。
第一分束器5-1的第二端口b2与第一光放大器4-1的e1端口连接，第一光放大器4-1的e2端口与第二光电检测器2-2的f1端口连接，第二光电检测器2-2的f2端口与第二电放大器3-2的g1端口连接，第二电放大器的g2端口与具有中继功能的第四激光器1-4的h1端口连接，第四激光器1-4的h2端口与第二光放大器4-2的i1端口连接，第二光放大器4-2的i2端口与第三光电检测器2-3的j1端口连接，第三光电检测器2-3的j2端口与第三电放大器3-3的k1端口连接，第三电放大器3-3的k2端口与具有接收功能的第二激光器1-2的l1端口连接。
第二激光器1-2作为发送端，第一激光器1-1作为接收端时，第二激光器1-2的a2端口与第二分束器5-2的第一端口b4连接，第二分束器5-2的第三端口b6与第四光电检测器2-4的c3端口连接，第四光电检测器2-4的c4端口与第四电放大器3-4的d3端口连接，第四电放大器3-4的d4端口将电信号负反馈到第二激光器1-2的m2端口。
第二分束器5-2的第二端口b5与第三光放大器4-4的e3端口连接，第三光放大器4-3的e4端口与第五光电检测器2-5的f3端口连接，第五光电检测器2-5的f4端口与第五电放大器3-5的g3端口连接，第五电放大器的g4端口与具有中继功能的第三激光器1-3的h3端口连接，第三激光器1-3的h4端口与第四光放大器4-4的i3端口连接，第四光放大器4-2的i4端口与第六光电检测器2-6的j3端口连接，第六光电检测器2-6的j4端口与第六电放大器3-6的k3端口连接，第六电放大器3-6的k4端口与具有接收功能的第一激光器1-1的l2端口连接。
本发明基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统实现过程如下所述：
当第一激光器1-1作为发送端，第二激光器1-2作为接收端时，其分束器将激光器的混沌信号分为两束光信号，一路传输到光电检测器，变成电信号，放大以后，负反馈到激光器的偏置电流上，另一束，经过光放大器放大，再通过光电检测器变成电信号，耦合到中继激光器的偏置电流上，中继激光器产生的同步混沌信号经过光放大器放大，再通过光电检测器变成电信号，耦合到接收激光器的偏置电流上。
将第二激光器1-2作为发送端，第一激光器1-1作为接收端时，同样将信号传给接收端的激光器，该方案中，线路两端的激光器既是发送又是接收信息激光器。信息调制到两个激光器的偏置电流上，随后隐藏在混沌载频中，两个激光器都发送是“0”或“1”时，两个激光器同步，否则，处于异步状态。解码的过程从检测两端激光器的功率误差，再与本地信号进行运算，就能解密发送端传送的比特，实现两激光器之间的双向通信。简要归纳如下：
1、激光器之间通过反馈与耦合实现混沌同步。
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。
本发明利用混沌原理，解码时将监测到的光功率差与本地信号进行对比运算，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，因为没有线索知道任何一方发送的信息，也就无法成功解码出发送端要传递的比特信息。
本发明利用光器件实现混沌双向通信，具有成本低、性能稳定、误码率低、保密性强等特点。
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)

1.一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其特征在于：包括第一激光器(1-1)、第二激光器(1-2)；
第一激光器(1-1)的信号通过第一分束器(5-1)后分为两束光信号，其中，一束光信号通过第一光电检测器(2-1)、第一电放大器(3-1)后，负反馈到第一激光器(1-1)；另一束光信号依次通过第一光放大器(4-1)、第二光电检测器(2-2)、第二电放大器(3-2)、第四激光器(1-4)、第二光放大器(4-2)、第三光电检测器(2-3)、第三电放大器(3-3)后耦合到第二激光器(1-2)上；
第二激光器(1-2)的信号通过第二分束器(5-2)后分为两束光信号，其中，一束光信号通过第四光电检测器(2-4)、第四电放大器(3-4)后，负反馈到第二激光器(1-2)；另一束光信号依次通过第三光放大器(4-3)、第五光电检测器(2-5)、第五电放大器(3-5)、第三激光器(1-3)、第四光放大器(4-4)、第六光电检测器(2-6)、第六光放大器(4-6)后耦合到第一激光器(1-1)上。
2.如权利要求1所述一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其特征是：所述第一分束器(5-1)和/或第二分束器(5-2)的分光比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其特征在于：所述负反馈至第一激光器(1-1)和/或第二激光器(1-2)的电光负反馈系数为-0.15。
4.如权利要求1或3所述的一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其特征在于：所述负反馈至第一激光器(1-1)和/或第二激光器(1-2)的电光反馈时间延迟分别是2.67纳秒。
5.如权利要求1所述的一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其特征在于：所述第一激光器(1-1)和/或第二激光器(1-2)的偏置电流为32mA。
6.如权利要求1或3或5所述的一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统，其特征在于：所述第一激光器(1-1)和/或第二激光器(1-2)的透明载流子数1.25×108。
CN201810020082.4A 2018-01-09 2018-01-09 一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统 Pending CN108494543A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810020082.4A CN108494543A (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810020082.4A CN108494543A (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108494543A true CN108494543A (zh) 2018-09-04

Family

ID=63344092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810020082.4A Pending CN108494543A (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108494543A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109039465A (zh) * 2018-09-29 2018-12-18 杭州电子科技大学 一种基于电光相位混沌的保密通信系统
CN109194463A (zh) * 2018-11-02 2019-01-11 杭州电子科技大学 一种具有反时间光电混沌双向保密通信系统
CN109450613A (zh) * 2018-11-14 2019-03-08 杭州电子科技大学 一种基于光电相位混沌的双向通信系统
CN109600214A (zh) * 2018-12-25 2019-04-09 杭州电子科技大学 使用频率相关的时延模块作为硬秘钥的混沌通信系统
CN109873697A (zh) * 2019-04-17 2019-06-11 杭州电子科技大学 一种具有光电相位与强度反馈的混沌加密安全通信系统
CN109995439A (zh) * 2019-03-21 2019-07-09 杭州电子科技大学 一种基于电光负反馈的多通道混沌双向传输系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150204974A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 Venkateshwara PILLAY System for mapping and tracking ground targets
CN204597214U (zh) * 2015-05-15 2015-08-26 中国电子科技集团公司第八研究所 一种基于双反馈结构的混合分立式高非线性光纤放大器
CN106788750A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 中国科学院国家授时中心 一种在光纤光频链路中的中继方法及实现该方法的中继站

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150204974A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 Venkateshwara PILLAY System for mapping and tracking ground targets
CN204597214U (zh) * 2015-05-15 2015-08-26 中国电子科技集团公司第八研究所 一种基于双反馈结构的混合分立式高非线性光纤放大器
CN106788750A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 中国科学院国家授时中心 一种在光纤光频链路中的中继方法及实现该方法的中继站

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
廖健飞: "《基于光电负反馈的激光混沌串联同步系统研究》", 《物理学报》 *
高泽超: "《双向光电耦合半导体激光器混沌同步及其混沌保密通信的理论研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109039465A (zh) * 2018-09-29 2018-12-18 杭州电子科技大学 一种基于电光相位混沌的保密通信系统
CN109194463A (zh) * 2018-11-02 2019-01-11 杭州电子科技大学 一种具有反时间光电混沌双向保密通信系统
CN109450613A (zh) * 2018-11-14 2019-03-08 杭州电子科技大学 一种基于光电相位混沌的双向通信系统
CN109450613B (zh) * 2018-11-14 2021-08-20 杭州电子科技大学 一种基于光电相位混沌的双向通信系统
CN109600214A (zh) * 2018-12-25 2019-04-09 杭州电子科技大学 使用频率相关的时延模块作为硬秘钥的混沌通信系统
CN109600214B (zh) * 2018-12-25 2021-08-20 杭州电子科技大学 使用频率相关的时延模块作为硬秘钥的混沌通信系统
CN109995439A (zh) * 2019-03-21 2019-07-09 杭州电子科技大学 一种基于电光负反馈的多通道混沌双向传输系统
CN109995439B (zh) * 2019-03-21 2020-09-01 杭州电子科技大学 一种基于电光负反馈的多通道混沌双向传输系统
CN109873697A (zh) * 2019-04-17 2019-06-11 杭州电子科技大学 一种具有光电相位与强度反馈的混沌加密安全通信系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108494543A (zh) 一种基于电光负反馈的具有中继的混沌双向通信系统
US9294146B2 (en) System for transmission over a multi-mode and/or multi-core optical fiber
Kaur et al. Comparative analysis of inter satellite optical wireless channel for NRZ and RZ modulation formats for different levels of input power
CN110120838B (zh) 具有偏振旋转以及相位和强度混沌的双向安全通信系统
CN109873697B (zh) 一种具有光电相位与强度反馈的混沌加密安全通信系统
Wang et al. Long-distance transmission of quantum key distribution coexisting with classical optical communication over a weakly-coupled few-mode fiber
CN103401610A (zh) 差分式圆偏振激光载波通讯系统
CN109217938B (zh) 一种高效的量子通信网络
CN109039465A (zh) 一种基于电光相位混沌的保密通信系统
US8031873B2 (en) Free-space quantum communication device with atomic filters
CN110086544A (zh) 一种全光强度与电光相位混合混沌双向通信系统
CN109088716A (zh) 一种基于垂直表面激光器的双向混沌通信系统
CN107819565B (zh) 基于反馈激光器的混沌保密通信系统
CN108696315B (zh) 一种基于高阶模的二进制空间混沌激光通信系统和控制方法
Ji et al. 10Gb/s two-user spatial diversity FSO-CDMA wiretap channel based on reconfigurable optical encoder/decoders
CN211860124U (zh) 一种用于量子通信的时间同步系统
CN110752882A (zh) 一种低误码率的相位编码系统及其接收端
CN108155945B (zh) 基于相移开关键控的混沌多方环形双向通信系统
CN108599869A (zh) 极化编码量子通信终端芯片及其应用
CN108535933A (zh) 一种基于耦合混沌半导体激光器的全光逻辑门
CN109873682B (zh) 一种基于延迟光反馈混沌半导体激光器的波分复用双向传输系统
CN110071412B (zh) 一种基于注入型混沌垂直表面激光器的双向通信系统
CN208401849U (zh) 极化编码量子通信终端芯片
Wang et al. Multifunctional all-optical signal processing scheme for simultaneous multichannel WDM multicast and XOR logic gates based on FWM in QD-SOA
CN109600214B (zh) 使用频率相关的时延模块作为硬秘钥的混沌通信系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180904