CN112713986A - 一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统。发送端的四个混沌激光器产生四路混沌信号，混沌信号通过光电检测器变成射频电信号，并传输至相应相位调制器以对相应光路中光信号进行相位调制，产生相位混沌信号，四路相位混沌信号通过波长转换器转换到不同波长并通过波分复用器合成一路传输至接收端，接收端的波分复用器将信号分成四路，并通过波长转换器将信号转换到相同波长上，四路信号分别通过相应光电检测器变成射频电信号，并利用相位调制器对相应光路的光信号进行相位调制，产生反向相位混沌，抵消光路信号的相位混沌，产生强度混沌信号，并利用强度混沌的鲁棒性以对多路信号解密。实现了多路混沌同步通信且保密性强。

Description

一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统

技术领域

本发明属于保密通信与信息安全技术领域，具体涉及一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统。

背景技术

光混沌信号具有频带宽，抗截获能力强，传输速率快和衰减性小等特点，因此光混沌信号成为保密通信的优秀候选者。混沌通信的基础是混沌同步，因此要实现混沌通信的前提是发射端与接收端必须达到完全同步。

而现有技术中，基本是一个激光器产生信号后，经过相位调制器、马赫-曾德尔干涉仪、光电检测器、射频放大器，形成电光振荡，产生相位混沌，它的复杂度不高，信号波长只有一个，通信的保密性较低。

因此亟需一种可以改良的通信系统，在保证通信保密性的基础上以实现多通道通信。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明提供了一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，包括发送端和接收端，发送端和接收端通过光纤以及光放大器连接；

发送端与接收端均包括混沌激光器、相位调制器、光电检测器、波长转换器以及波分复用器；

发送端中：包括四路相位混沌信号产生光路以及第一波分复用器，每一路均包括混沌激光器、相位调制器、波长转换器；相邻两路光路之间，其中一路光路通过光电检测器与另一路光路中的相位调制器相连，且第四路光路与第一路光路相连；每一路中混沌激光器产生的混沌信号通过相应的光电检测器变成射频电信号，并传输至相应光路中的相位调制器以对该相位调制器所在光路中的光信号进行相位调制，以产生高维强度和相位混沌信号；四路相位混沌信号分别通过相应的波长转换器转换到不同的波长上，并利用第一波分复用器将信号合成一路，经由光纤以及光放大器放大后传输到接收端；

接收端中：包括四路反向相位混沌信号产生光路以及第二波分复用器，每一路均包括波长转换器、光电检测器、相位调制器；第二波分复用器将从发送端传输过来的信号分成四路，通过相应的波长转换器将该四路信号转换到相同波长上；四路信号分别通过所在光路中的光电检测器变成射频电信号，并利用相位调制器对所在光路的光信号进行相位调制，产生反向相位混沌，以抵消所在光路信号的相位混沌，从而产生强度混沌信号，然后利用强度混沌的鲁棒性，检测同步误差，以实现对多路信号的解密。

作为优选方案，第一路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第一反光镜、第一相位调制器、第一射频放大器、第一光电检测器、第一分束器、第一混沌激光器、第五相位调制器、第一马赫-曾德尔干涉仪调制器、第一耦合器、第一波长转换器，且第一相位调制器还与第一分束器相连，第一波长转换器与第一波分复用器相连；

第二路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第二反光镜、第二相位调制器、第二射频放大器、第二光电检测器、第二分束器、第二混沌激光器、第六相位调制器、第二马赫-曾德尔干涉仪调制器、第二耦合器、第二波长转换器，且第二相位调制器还与第二分束器相连，第二波长转换器与第一波分复用器相连；

第三路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第三反光镜、第三相位调制器、第三射频放大器、第三光电检测器、第三分束器、第三混沌激光器、第七相位调制器、第三马赫-曾德尔干涉仪调制器、第三耦合器、第三波长转换器，且第三相位调制器还与第三分束器相连，第三波长转换器与第一波分复用器相连；

第四路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第四反光镜、第四相位调制器、第四射频放大器、第四光电检测器、第四分束器、第四混沌激光器、第八相位调制器、第四马赫-曾德尔干涉仪调制器、第四耦合器、第四波长转换器，且第四相位调制器还与第四分束器相连，第四波长转换器与第一波分复用器相连；

第一耦合器通过依次连接的第六光电检测器以及第六射频放大器与第六相位调制器相连；

第二耦合器通过依次连接的第七光电检测器以及第七射频放大器与第七相位调制器相连；

第三耦合器通过依次连接的第八光电检测器以及第八射频放大器与第八相位调制器相连；

第四耦合器通过依次连接的第五光电检测器以及第五射频放大器与第五相位调制器相连。

作为优选方案，第一路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第五反光镜、第九相位调制器、第九射频放大器、第九光电检测器、第五分束器、第五混沌激光器、第十八光电检测器、第一信号相减器、第十七光电检测器、第十三相位调制器、第五耦合器、第八波长转换器，且第九相位调制器还与第五分束器相连，第五耦合器还与第十三相位调制器相连，第八波长转换器还与第二波分复用器相连；

第二路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第六反光镜、第十相位调制器、第十射频放大器、第十光电检测器、第六分束器、第六混沌激光器、第二十光电检测器、第二信号相减器、第十九光电检测器、第十四相位调制器、第六耦合器、第五波长转换器，且第十相位调制器还与第六分束器相连，第六耦合器还与第十四相位调制器相连，第五波长转换器还与第二波分复用器相连；

第三路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第七反光镜、第十一相位调制器、第十一射频放大器、第十一光电检测器、第七分束器、第七混沌激光器、第二十二光电检测器、第三信号相减器、第二十一光电检测器、第十五相位调制器、第七耦合器、第六波长转换器，且第十一相位调制器还与第七分束器相连，第七耦合器还与第十五相位调制器相连，第六波长转换器还与第二波分复用器相连；

第四路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第八反光镜、第十二相位调制器、第十二射频放大器、第十二光电检测器、第八分束器、第八混沌激光器、第二十四光电检测器、第四信号相减器、第二十三光电检测器、第十六相位调制器、第八耦合器、第七波长转换器，且第十二相位调制器还与第八分束器相连，第八耦合器还与第十六相位调制器相连，第七波长转换器还与第二波分复用器相连；

第五耦合器通过依次相连的第五马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十三光电检测器、第十三射频放大器与第十三相位调制器相连；

第六耦合器通过依次相连的第六马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十四光电检测器、第十四射频放大器与第十四相位调制器相连；

第七耦合器通过依次相连的第七马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十五光电检测器、第十五射频放大器与第十五相位调制器相连；

第八耦合器通过依次相连的第八马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十六光电检测器、第十六射频放大器与第十六相位调制器相连。

作为优选方案，第一、第五混沌激光器的外腔反馈延迟时间为2.67ns、偏置电流为30mA。

作为优选方案，第二、第六混沌激光器外腔反馈延迟时间为2.87ns、偏置电流为32mA。

作为优选方案，第三、第七混沌激光器外腔反馈延迟时间为2.97ns、偏置电流为34mA。

作为优选方案，第四、第八混沌激光器外腔反馈延迟时间为3.07ns、偏置电流为36mA。

作为优选方案，所有混沌激光器混沌激光器产生的信号波长为1550nm，功率为10mW。

作为优选方案，所有光电检测器的量子效率为0.1，所有射频放大器的增益为10dB，光放大器的增益为30dB。

作为优选方案，第一波长转换器将信号波长由1550nm转移到1552nm；第二波长转换器将信号波长由1550nm转移到1554nm；第三波长转换器将信号波长由1550nm转移到1556nm；第四波长转换器将信号波长由1550nm转移到1548nm。

本发明的有益效果是：利用四个混沌激光器产生的混沌信号，转换成电信号后，对另一路光信号进行电光相位的互调制，产生高维强度和相位混沌信号，接收端利用具有与发射端对应想同参数的器件组成相同的光路，产生反向同步相位混沌，通过相位调制器，抵消相位混沌，然后利用强度混沌的鲁棒性实现对信号的解密，不仅实现了多路混沌同步通信且成本低、性能稳定、保密性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统的结构示意图；

图2为发送端第一路光信号被相位调制后输出的相位混沌信号示意图；

图3为接收端第一路混沌激光器输出的混沌信号示意图；

图4为发送端发送的二进制信号示意图；

图5为接收端恢复的二进制信号示意图；

图中的编码分别为：1.第一路相位混沌信号产生光路；2.第二路相位混沌信号产生光路；3.第三路相位混沌信号产生光路；4.第四路相位混沌信号产生光路；5.第一路反向相位混沌信号产生光路；6.第二路反向相位混沌信号产生光路；7.第三路反向相位混沌信号产生光路；8.第四路反向相位混沌信号产生光路；11.光纤；12.光放大器；1-1.第一混沌激光器；1-2.第二混沌激光器；1-3.第三混沌激光器；1-4.第四混沌激光器；1-5.第五混沌激光器；1-6.第六混沌激光器；1-7.第七混沌激光器；1-8.第八混沌激光器；2-1.第一相位调制器；2-2.第二相位调制器；2-3.第三相位调制器；2-4.第四相位调制器；2-5.第五相位调制器；2-6.第六相位调制器；2-7.第七相位调制器；2-8.第八相位调制器；2-9.第九相位调制器；2-10.第十相位调制器；2-11.第十一相位调制器；2-12.第十二相位调制器；2-13.第十三相位调制器；2-14.第十四相位调制器；2-15.第十五相位调制器；2-16.第十六相位调制器；3-1.第一反光镜；3-2.第二反光镜；3-3.第三反光镜；3-4.第四反光镜；3-5.第五反光镜；3-6.第六反光镜；3-7.第七反光镜；3-8.第八反光镜；4-1.第一分束器；4-2.第二分束器；4-3.第三分束器；4-4.第四分束器；4-5.第五分束器；4-6.第六分束器；4-7.第七分束器；4-8.第八分束器；5-1.第一光电检测器；5-2.第二光电检测器；5-3.第三光电检测器；5-4.第四光电检测器；5-5.第五光电检测器；5-6.第六光电检测器；5-7.第七光电检测器；5-8.第八光电检测器；5-9.第九光电检测器；5-10.第十光电检测器；5-11.第十一光电检测器；5-12.第十二光电检测器；5-13.第十三光电检测器；5-14.第十四光电检测器；5-15.第十五光电检测器；5-16.第十六光电检测器；5-17.第十七光电检测器；5-18.第十八光电检测器；5-19.第十九光电检测器；5-20.第二十光电检测器；5-21.第二十一光电检测器；5-22.第二十二光电检测器；5-23.第二十三光电检测器；5-24.第二十四光电检测器；6-1.第一射频放大器；6-2.第二射频放大器；6-3.第三射频放大器；6-4.第四射频放大器；6-5.第五射频放大器；6-6.第六射频放大器；6-7.第七射频放大器；6-8.第八射频放大器；6-9.第九射频放大器；6-10.第十射频放大器；6-11.第十一射频放大器；6-12.第十二射频放大器；6-13.第十三射频放大器；6-14.第十四射频放大器；6-15.第十五射频放大器；6-16.第十六射频放大器；7-1.第一马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-2.第二马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-3.第三马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-4.第四马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-5.第五马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-6.第六马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-7.第七马赫-曾德尔干涉仪调制器；7-8.第八马赫-曾德尔干涉仪调制器；8-1.第一耦合器；8-2.第二耦合器；8-3.第三耦合器；8-4.第四耦合器；8-5.第五耦合器；8-6.第六耦合器；8-7.第七耦合器；8-8.第八耦合器；9-1.第一波长转换器；9-2.第二波长转换器；9-3.第三波长转换器；9-4.第四波长转换器；9-5.第五波长转换器；9-6.第六波长转换器；9-7.第七波长转换器；9-8.第八波长转换器；10-1.第一波分复用器；10-2.第二波分复用器；11-1.第一信号相减器；11-2.第二信号相减器；11-3.第三信号相减器；11-4.第四信号相减器。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，本实施例提供一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，包括发送端和接收端，发送端和接收端通过光纤11以及光放大器12连接；

发送端与接收端均包括混沌激光器、相位调制器、光电检测器、波长转换器以及波分复用器；

发送端中：包括四路相位混沌信号产生光路以及第一波分复用器10-1，每一路均包括混沌激光器、相位调制器、波长转换器；相邻两路光路之间，其中一路光路通过光电检测器与另一路光路中的相位调制器相连，且第四路光路与第一路光路相连；每一路中混沌激光器产生的混沌信号通过相应的光电检测器变成射频电信号，并传输至相应光路中的相位调制器以对该相位调制器所在光路中的光信号进行相位调制，以产生高维强度和相位混沌信号；四路相位混沌信号分别通过相应的波长转换器转换到不同的波长上，并利用第一波分复用器将信号合成一路，经由光纤11以及光放大器12放大后传输到接收端；

接收端中：包括四路反向相位混沌信号产生光路以及第二波分复用器10-2，每一路均包括波长转换器、光电检测器、相位调制器；第二波分复用器10-2将从发送端传输过来的信号分成四路，通过相应的波长转换器将该四路信号转换到相同波长上；四路信号分别通过所在光路中的光电检测器变成射频电信号，并利用相位调制器对所在光路的光信号进行相位调制，产生反向相位混沌，以抵消所在光路信号的相位混沌，从而产生强度混沌信号，然后利用强度混沌的鲁棒性，检测同步误差，以实现对多路信号的解密。

具体的：

发送端中：

第一路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第一反光镜3-1、第一相位调制器2-1、第一射频放大器6-1、第一光电检测器5-1、第一分束器4-1、第一混沌激光器1-1、第五相位调制器2-5、第一马赫-曾德尔干涉仪调制器7-1、第一耦合器8-1、第一波长转换器9-1，且第一相位调制器2-1还与第一分束器4-1相连，第一波长转换器9-1与第一波分复用器10-1相连；

第二路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第二反光镜3-2、第二相位调制器2-2、第二射频放大器6-2、第二光电检测器5-2、第二分束器4-2、第二混沌激光器1-2、第六相位调制器2-6、第二马赫-曾德尔干涉仪调制器7-2、第二耦合器8-2、第二波长转换器9-2，且第二相位调制器2-2还与第二分束器4-2相连，第二波长转换器9-2与第一波分复用器10-1相连；

第三路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第三反光镜3-3、第三相位调制器2-3、第三射频放大器6-3、第三光电检测器5-3、第三分束器4-3、第三混沌激光器1-3、第七相位调制器2-7、第三马赫-曾德尔干涉仪调制器7-3、第三耦合器8-3、第三波长转换器9-3，且第三相位调制器2-3还与第三分束4-3器相连，第三波长转换器9-3与第一波分复用器10-1相连；

第四路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第四反光镜3-4、第四相位调制器2-4、第四射频放大器6-4、第四光电检测器5-4、第四分束器4-4、第四混沌激光器1-4、第八相位调制器2-8、第四马赫-曾德尔干涉仪调制器7-4、第四耦合器8-4、第四波长转换器9-4，且第四相位调制器2-4还与第四分束器4-4相连，第四波长转换器9-4与第一波分复用器10-1相连；

第一耦合器8-1通过依次连接的第六光电检测器5-6以及第六射频放大器6-6与第六相位调制器2-6相连；

第二耦合器8-2通过依次连接的第七光电检测器5-7以及第七射频放大器6-7与第七相位调制器2-7相连；

第三耦合器8-3通过依次连接的第八光电检测器5-8以及第八射频放大器6-8与第八相位调制器2-8相连；

第四耦合器8-4通过依次连接的第五光电检测器5-5以及第五射频放大器6-5与第五相位调制器2-5相连。

接收端中：

第一路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第五反光镜3-5、第九相位调制器2-9、第九射频放大器6-9、第九光电检测器5-9、第五分束器4-5、第五混沌激光器1-5、第十八光电检测器5-18、第一信号相减器11-1、第十七光电检测器5-17、第十三相位调制器2-13、第五耦合器8-5、第八波长转换器9-8，且第九相位调制器2-9还与第五分束器4-5相连，第五耦合器8-5还与第十三相位调制器2-13相连，第八波长转换器9-8还与第二波分复用器10-2相连；

第二路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第六反光镜3-6、第十相位调制器2-10、第十射频放大器6-10、第十光电检测器5-10、第六分束器4-6、第六混沌激光器1-6、第二十光电检测器5-20、第二信号相减器11-2、第十九光电检测器5-19、第十四相位调制器2-14、第六耦合器8-6、第五波长转换器9-5，且第十相位调制器2-10还与第六分束器4-6相连，第六耦合器8-6还与第十四相位调制器2-14相连，第五波长转换器9-8还与第二波分复用器10-2相连；

第三路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第七反光镜3-7、第十一相位调制器2-11、第十一射频放大器6-11、第十一光电检测器5-11、第七分束器4-7、第七混沌激光器4-7、第二十二光电检测器5-22、第三信号相减器11-3、第二十一光电检测器5-21、第十五相位调制器2-15、第七耦合器8-7、第六波长转换器9-6，且第十一相位调制器2-11还与第七分束器4-7相连，第七耦合器8-7还与第十五相位调制器2-15相连，第六波长转换器9-6还与第二波分复用器10-2相连；

第四路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第八反光镜3-8、第十二相位调制器2-12、第十二射频放大器6-12、第十二光电检测器5-12、第八分束器4-8、第八混沌激光器4-8、第二十四光电检测器5-24、第四信号相减器10-4、第二十三光电检测器5-23、第十六相位调制器2-16、第八耦合器8-8、第七波长转换器9-7，且第十二相位调制器2-12还与第八分束器4-8相连，第八耦合器8-8还与第十六相位调制器2-16相连，第七波长转换器9-7还与第二波分复用器10-2相连；

第五耦合器8-5通过依次相连的第五马赫-曾德尔干涉仪调制器7-5、第十三光电检测器5-13、第十三射频放大器6-13与第十三相位调制器2-13相连；

第六耦合器8-6通过依次相连的第六马赫-曾德尔干涉仪调制器7-6、第十四光电检测器5-14、第十四射频放大器6-14与第十四相位调制器2-14相连；

第七耦合器8-7通过依次相连的第七马赫-曾德尔干涉仪调制器7-7、第十五光电检测器5-15、第十五射频放大器6-15与第十五相位调制器2-15相连；

第八耦合器8-8通过依次相连的第八马赫-曾德尔干涉仪调制器7-8、第十六光电检测器5-16、第十六射频放大器6-16与第十六相位调制器2-16相连。

以下讲述各器间之间更为具体的连接情况：

所述发送端和接收端通过光纤11以及光放大器12连接。

所述发射端的第一混沌激光器1-1端口a1与第一分束器4-1的端口c1相连，第一分束器4-1的端口c2与第一光电检测器5-1的端口d1相连，第一分束器4-1的端口c3与第一相位调制器2-1的端口b13相连，第一光电检测器5-1的端口d2与第一射频放大器6-1的端口e1相连，第一射频放大器6-1的端口e2与第一相位调制器2-1的端口b15相连，第一相位调制器2-1的端口b14与第一反射镜3-1相连；所述发射端的第一混沌激光器1-1端口a2与第五相位调制器2-5的端口b1相连，第五相位调制器2-5的端口b2与第一马赫-曾德尔干涉仪调制器7-1的端口f1相连，第一马赫-曾德尔干涉仪调制器7-1的端口f2与第一耦合器8-1的端口g1相连，第一耦合器8-1的端口g3与第一波长转换器9-1端口h1相连，第一波长转换器9-1的端口h2与第一波分复用器10-1端口i1相连，第一耦合器8-1的端口g2与第六光电检测器5-6端口d11相连，第六光电检测器5-6的端口d12与第六射频放大器6-6端口e11相连，第六射频放大器6-6端口e12与第六相位调制器端口b10相连；第六相位调制器2-6端口b3与第二混沌激光器1-2端口a4相连，第二混沌激光器1-2端口a3与第二分束器4-2端口c4相连，第二分束器4-2端口c5与第二光电检测器5-2端口d3相连，第二光电检测器5-2端口d4与第二射频放大器6-2端口e3相连，第二射频放大器6-2端口e4与第二相位调制器2-2端口b18相连，第二相位调制器2-2端口b16与第二分束器4-2端口c6相连，第二相位调制器2-2端口b17与第二反射镜3-2相连，所述发送端第六相位调制器2-6端口b4与第二马赫-曾德尔干涉仪调制器7-2端口f3相连，第二马赫-曾德尔干涉仪调制器7-2端口f4与第二耦合器8-2端口g4相连，第二耦合器8-2端口g6与第二波长转换器9-2端口h3相连，第二波长转换器9-2端口h4与第一波分复用器10-1端口i2相连，第二耦合器8-2端口g5与第七光电检测器5-7端口d13相连，第七光电检测器5-7端口d14与第七射频放大器6-7端口e13相连，第七射频放大器6-7端口e14与第七相位调制器2-7端口b11相连，第七相位调制器2-7端口b5与第三混沌激光器1-3端口a6相连，第三混沌激光器1-3端口a5与第三分束器4-3端口c7相连，第三分束器4-3端口c8与第三光电检测器5-3端口d5相连，第三光电检测器5-3端口d6与第三射频放大器6-3端口e5相连，第三射频放大器6-3端口e6与第三相位调制器2-3端口b21相连，第三分束器4-3端口c9与第三相位调制器2-3端口b19相连，第三相位调制器2-3端口b20与第三反射镜3-3相连；所述第七相位调制器2-7端口b6与第三马赫-曾德尔干涉仪调制器7-3端口f5相连，第三马赫-曾德尔干涉仪7-3端口f6与第三耦合器8-3端口g7相连，第三耦合器8-3端口g9与第三波长转换器9-3端口h5相连，第三波长转换器9-3端口h6与第一波分复用器10-1端口i3相连，第三耦合器8-3端口g8与第八光电检测器5-8端口d15相连，第八光电检测器5-8端口d16与第八射频放大器6-8端口e15相连，第八射频放大器6-8端口e16与第八相位调制器2-8端口b12相连，第八相位调制器2-8端口b7与第四混沌激光器1-4端口a8相连，第四混沌激光器1-4端口a7与第四分束器4-4端口c10相连，第四分束器4-4端口端口c11与第四光电检测器5-4端口d7相连，第四光电检测器5-4端口d8与第四射频放大器6-4端口e7相连，第四射频放大器6-4端口e8与第四相位调制器端口b24相连，第四分束器4-4端口c12与第四相位调制器2-4端口b22相连，第四相位调制器2-4端口b23与第四反射镜3-4相连；所述第八相位调制器2-8端口b8与第四马赫-曾德尔干涉仪调制器7-4端口f7相连，第四马赫-曾德尔干涉仪调制器7-4端口f8与第四耦合器8-4端口g10相连，第四耦合器8-4端口g12与第四波长转换器9-4端口h7相连，第四波长转换器9-4端口h8与第一波分复用器10-1端口i4相连，第四耦合器8-4端口g11与第五光电检测器5-5端口d9相连，第五光电检测器5-5端口d10与第五射频放大器6-5端口e9相连，第五射频放大器6-5端口e10与所述第五相位调制器2-5端口b9相连，这样就完成了发射端四路信号的调制与波分复用。

所述接收端第二波分复用器10-2端口i6与第一光放大器12端口s2相连，第一光放大器12端口s1连接光纤。

所述接收端第二波分复用器10-2端口i7与第五波长转换器9-5端口j1相连，第五波长转化器9-5端口j2与第六耦合器8-6端口k4相连，第六耦合器8-6端口k6与第十四相位调制器2-14端口o4相连，第十四相位调制器2-14端口o5与第十九光电检测器5-19端口r4相连，第十九光电检测器5-19与第二十光电检测器5-20经由第二信号相减器11-2相连，第二十光电检测器5-20端口r3与第六混沌激光器1-6端口p4相连，第六混沌激光器1-6端口p3与第六分束器4-6端口q4相连，第六分束器4-6端口q5与第十光电检测器5-10端口m11相连，第十光电检测器5-10端口m12与第十射频放大器6-10端口n11相连，第十射频放大器6-10端口n12与第十相位调制器2-10端口o18相连，第十相位调制器2-10端口o16与第六分束器4-6端口q6相连，第十相位调制器2-10端口o17与第六反射镜3-6相连，所述接收端第六耦合器8-6端口k5与第六马赫-曾德尔干涉仪调制器7-6端口l3相连，第六马赫-曾德尔干涉仪调制器7-6端口l4与第十四光电检测器5-14端口m3相连，第十四光电检测器5-14端口m4与第十四射频放大器6-14端口n3相连，第十四射频放大器6-14端口n4与第十四相位调制器2-14端口o6相连；

所述接收端第二波分复用器10-2端口i8与第六波长转换器9-6端口j3相连，第六波长转化器9-6端口j4与第七耦合器8-7端口k7相连，第七耦合器8-7端口k9与第十五相位调制器2-15端口o7相连，第十五相位调制器2-15端口o8与第二十一光电检测器5-21端口r6相连，第二十一光电检测器5-21与第二十二光电检测器5-22经由第三信号相减器11-3相连，第二十二光电检测器5-22端口r5与第七混沌激光器1-7端口p6相连，第七混沌激光器1-7端口p5与第七分束器4-7端口q7相连，第七分束器4-7端口q8与第十一光电检测器5-11端口m13相连，第十一光电检测器5-11端口m14与第十一射频放大器6-11端口n13相连，第十一射频放大器6-11端口n14与第十一相位调制器2-11端口o21相连，第十一相位调制器2-11端口o19与第七分束器4-7端口q9相连，第十一相位调制器2-11端口o20与第七反射镜3-7相连，所述接收端第七耦合器8-7端口k8与第七马赫-曾德尔干涉仪调制器7-7端口l5相连，第七马赫-曾德尔干涉仪调制器7-7端口l6与第十五光电检测器5-15端口m5相连，第十五光电检测器5-15端口m6与第十五射频放大器6-15端口n5相连第十五射频放大器6-15端口n6与第十五相位调制器2-15端口o9相连；

所述接收端第二波分复用器10-2端口i9与第七波长转换器9-7端口j5相连，第七波长转换器9-7端口j6与第八耦合器8-8端口k10相连，第八耦合器8-8端口k12与第十六相位调制器2-16端口o10相连，第十六相位调制器2-16端口o11与第二十三光电检测器5-23端口r8相连，第二十三光电检测器5-23与第二十四光电检测器5-24经由第四信号相减器11-4相连，第二十四光电检测器5-24端口r7与第八混沌激光器1-8端口p8相连，第八混沌激光器1-8端口p7与第八分束器4-8端口q10相连，第八分束器4-8端口q11与第十二光电检测器5-12端口m15相连，第十二光电检测器5-12端口m16与第十二射频放大器6-12端口n15相连，第十二射频放大器6-12端口n16与第十二相位调制器2-12端口o24相连，第十二相位调制器2-12端口o22与第八分束器4-8端口q12相连，第十二相位调制器2-12端口o23与第八反射镜3-8相连，所述接收端第八耦合器8-8端口k11与第八马赫-曾德尔干涉仪调制器7-8端口l7相连，第八马赫-曾德尔干涉仪调制器7-8端口l8与第十六光电检测器5-16端口m7相连，第十六光电检测器5-16端口m8与第十六射频放大器6-16端口n7相连，第十六射频放大器6-16端口n8与第十六相位调制器2-16端口o12相连。

所述接收端第二波分复用器10-2端口i10与第八波长转换器9-8端口j7相连，第八波长转化器9-8端口j8与第五耦合器8-5端口k1连接，第五耦合器8-5端口k3与第十三相位调制器2-13端口o1相连，第十三相位调制器2-13端口o2与第十七光电检测器5-17端口r2相连，第十七光电检测器5-17与第十八光电检测器5-18经由第一信号相减器11-1相连，第十八光电检测器5-18端口r1与第五混沌激光器1-5端口p2相连，第五混沌激光器1-5端口p1与第五分束器4-5端口q1相连，第五分束器4-5端口q2与第九光电检测器5-9端口m9相连，第九光电检测器5-9端口m10与第九射频放大器6-9端口n9相连，第九射频放大器6-9端口n10与第九相位调制器2-9端口o15相连，第九相位调制器2-9端口o13与第五分束器4-5端口q3相连，第九相位调制器2-9端口o14与第五反射镜3-5相连，所述接收端第五耦合器8-5端口k2与第五马赫-曾德尔干涉仪调制器7-5端口l1相连，第五马赫-曾德尔干涉仪调制器7-5端口l2与第十三光电检测器5-13端口m1相连，第十三光电检测器5-13端口m2与第十三射频放大器6-13端口n1相连，第十三射频放大器6-13端口n2与第十三相位调制器2-13端口o3相连。

本混沌通信系统利用四个混沌激光器产生的混沌信号，转换成电信号后，对另一路光信号进行电光相位的互调制，产生高维强度和相位混沌信号，接收端利用具有与发射端对应想同参数的器件组成相同的光路，产生反向同步相位混沌，通过相位调制器，抵消相位混沌，然后利用强度混沌的鲁棒性，即传输“1”时，不同步，为“0”时，强度混沌同步，这样检测对应的同步误差，就能实现对多路信号的解密。

本系统不仅实现了多路混沌同步通信，而且具有成本低、性能稳定、保密性强等特点。

参照图2所示，发送端被信息调制后的混沌信号，和是完全同步的。

参照图3所示，为接收端产生的混沌信号。

参照图4、5所示,发送端传送的原始信号与接收端解密的信号是一致的，说明该系统能应用于保密通信。

实现通信的过程简要归纳如下：

1、发送端四个激光器分别具有良好随机性，但不相关的混沌信号。

2、每一路对应的接收端激光器产生与发送端激光器完全同步的混沌信号。

3、每个激光器的信号变成电信号，对另一激光器的光进行相位调制，形成电光相位振荡回路，利用这种电光相位互调制产生相位混沌。

4、同步以后，发送端，信息对偏置电流进行调制，实现信息加密。

5、接收端利用电光相位互调制产生反向同步相位混沌。

6、利用相位调制器消除相位混沌。

7、利用光电检测器检测本地和接收的光功率信号，产生同步误差，滤波后，恢复发送端的信息。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，包括发送端和接收端，发送端和接收端通过光纤以及光放大器连接；

发送端与接收端均包括混沌激光器、相位调制器、光电检测器、波长转换器以及波分复用器；

发送端中：包括四路相位混沌信号产生光路以及第一波分复用器，每一路均包括混沌激光器、相位调制器、波长转换器；相邻两路光路之间，其中一路光路通过光电检测器与另一路光路中的相位调制器相连，且第四路光路与第一路光路相连；每一路中混沌激光器产生的混沌信号通过相应的光电检测器变成射频电信号，并传输至相应光路中的相位调制器以对该相位调制器所在光路中的光信号进行相位调制，以产生高维强度和相位混沌信号；四路相位混沌信号分别通过相应的波长转换器转换到不同的波长上，并利用第一波分复用器将信号合成一路，经由光纤以及光放大器放大后传输到接收端；

接收端中：包括四路反向相位混沌信号产生光路以及第二波分复用器，每一路均包括波长转换器、光电检测器、相位调制器；第二波分复用器将从发送端传输过来的信号分成四路，通过相应的波长转换器将该四路信号转换到相同波长上；四路信号分别通过所在光路中的光电检测器变成射频电信号，并利用相位调制器对所在光路的光信号进行相位调制，产生反向相位混沌，以抵消所在光路信号的相位混沌，从而产生强度混沌信号，然后利用强度混沌的鲁棒性，检测同步误差，以实现对多路信号的解密。

2.根据权利要求1所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于：

第一路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第一反光镜、第一相位调制器、第一射频放大器、第一光电检测器、第一分束器、第一混沌激光器、第五相位调制器、第一马赫-曾德尔干涉仪调制器、第一耦合器、第一波长转换器，且第一相位调制器还与第一分束器相连，第一波长转换器与第一波分复用器相连；

第二路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第二反光镜、第二相位调制器、第二射频放大器、第二光电检测器、第二分束器、第二混沌激光器、第六相位调制器、第二马赫-曾德尔干涉仪调制器、第二耦合器、第二波长转换器，且第二相位调制器还与第二分束器相连，第二波长转换器与第一波分复用器相连；

第三路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第三反光镜、第三相位调制器、第三射频放大器、第三光电检测器、第三分束器、第三混沌激光器、第七相位调制器、第三马赫-曾德尔干涉仪调制器、第三耦合器、第三波长转换器，且第三相位调制器还与第三分束器相连，第三波长转换器与第一波分复用器相连；

第四路相位混沌信号产生光路包括依次相连的第四反光镜、第四相位调制器、第四射频放大器、第四光电检测器、第四分束器、第四混沌激光器、第八相位调制器、第四马赫-曾德尔干涉仪调制器、第四耦合器、第四波长转换器，且第四相位调制器还与第四分束器相连，第四波长转换器与第一波分复用器相连；

第一耦合器通过依次连接的第六光电检测器以及第六射频放大器与第六相位调制器相连；

第二耦合器通过依次连接的第七光电检测器以及第七射频放大器与第七相位调制器相连；

第三耦合器通过依次连接的第八光电检测器以及第八射频放大器与第八相位调制器相连；

第四耦合器通过依次连接的第五光电检测器以及第五射频放大器与第五相位调制器相连。

3.根据权利要求2所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于：

第一路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第五反光镜、第九相位调制器、第九射频放大器、第九光电检测器、第五分束器、第五混沌激光器、第十八光电检测器、第一信号相减器、第十七光电检测器、第十三相位调制器、第五耦合器、第八波长转换器，且第九相位调制器还与第五分束器相连，第五耦合器还与第十三相位调制器相连，第八波长转换器还与第二波分复用器相连；

第二路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第六反光镜、第十相位调制器、第十射频放大器、第十光电检测器、第六分束器、第六混沌激光器、第二十光电检测器、第二信号相减器、第十九光电检测器、第十四相位调制器、第六耦合器、第五波长转换器，且第十相位调制器还与第六分束器相连，第六耦合器还与第十四相位调制器相连，第五波长转换器还与第二波分复用器相连；

第三路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第七反光镜、第十一相位调制器、第十一射频放大器、第十一光电检测器、第七分束器、第七混沌激光器、第二十二光电检测器、第三信号相减器、第二十一光电检测器、第十五相位调制器、第七耦合器、第六波长转换器，且第十一相位调制器还与第七分束器相连，第七耦合器还与第十五相位调制器相连，第六波长转换器还与第二波分复用器相连；

第四路反向相位混沌信号产生光路包括依次相连的第八反光镜、第十二相位调制器、第十二射频放大器、第十二光电检测器、第八分束器、第八混沌激光器、第二十四光电检测器、第四信号相减器、第二十三光电检测器、第十六相位调制器、第八耦合器、第七波长转换器，且第十二相位调制器还与第八分束器相连，第八耦合器还与第十六相位调制器相连，第七波长转换器还与第二波分复用器相连；

第五耦合器通过依次相连的第五马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十三光电检测器、第十三射频放大器与第十三相位调制器相连；

第六耦合器通过依次相连的第六马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十四光电检测器、第十四射频放大器与第十四相位调制器相连；

第七耦合器通过依次相连的第七马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十五光电检测器、第十五射频放大器与第十五相位调制器相连；

第八耦合器通过依次相连的第八马赫-曾德尔干涉仪调制器、第十六光电检测器、第十六射频放大器与第十六相位调制器相连。

4.根据权利要求3所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，第一、第五混沌激光器的外腔反馈延迟时间为2.67ns、偏置电流为30mA。

5.根据权利要求3所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，第二、第六混沌激光器外腔反馈延迟时间为2.87ns、偏置电流为32mA。

6.根据权利要求3所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，第三、第七混沌激光器外腔反馈延迟时间为2.97ns、偏置电流为34mA。

7.根据权利要求3所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，第四、第八混沌激光器外腔反馈延迟时间为3.07ns、偏置电流为36mA。

8.根据权利要求3所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，所有混沌激光器混沌激光器产生的信号波长为1550nm，功率为10mW。

9.根据权利要求3所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，所有光电检测器的量子效率为0.1，所有射频放大器的增益为10dB，光放大器的增益为30dB。

10.根据权利要求8所述的一种电光相位互调制混沌多通道单向保密通信系统，其特征在于，第一波长转换器将信号波长由1550nm转移到1552nm；第二波长转换器将信号波长由1550nm转移到1554nm；第三波长转换器将信号波长由1550nm转移到1556nm；第四波长转换器将信号波长由1550nm转移到1548nm。

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