DE69712118T2

DE69712118T2 - Optisches Übertragungssystem mit Verschlüsselung auf Basis von deterministischem Chaos

Info

Publication number: DE69712118T2
Application number: DE69712118T
Authority: DE
Inventors: Pierre-Luc Francois; Jean-Pierre Goedgebuer; Laurent Larger; Henri Porte
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1997-01-02
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2017-01-03
Also published as: FR2743459B1; EP0783215A1; FR2743459A1; US6018582A; EP0783215B1; DE69712118D1

Description

Die Erfindung betrifft optische Übertragungssysteme, die eine Verschlüsselung mittels deterministischem Chaos ausnutzen.
Die sehr schnelle Entwicklung von Telekommunikationssystemen über öffentliche Lichtfasernetze bringt es mit sich, daß auf dem gleichen Netz Informationen mit privatem oder kommerziellem Charakter zirkulieren. Es ist daher unausweichlich, Kodierungsmittel zum Schutz dieser Informationen zur selektiven Verteilung vorzusehen. Im allgemeinen wird die Verschlüsselung von Signalen ausgehend von sehr spezifischen Codes durchgeführt, die ausgehend von mathematischen Algorithmen erzeugt werden. Diese Verfahren sind für Signale reserviert, die einen hohen Vertraulichkeitsgrad besitzen, jedoch den Nachteil haben, daß sie aufgrund ihrer Komplexität hinsichtlich der Kodierung und der Dekodierung lediglich für relativ geringe Übertragungsraten verwendet werden können (ungefähr einige 10 Kbits/s). Bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise die zahlungspflichtige Informationsfernverteilung oder Pay-TV-Kanäle geben sich mit einem sehr viel geringeren Sicherheitsgrad zufrieden, der jedoch ausreichend sein muß, einen Schutz gegen ein Eindringen mittels gewöhnlicher Detektionsmittel sicherzustellen. Die Bedürfnisse liegen daher im letzteren Fall darin, ein zuverlässiges Verschlüsselungssystem zu niedrigen Kosten, das einfach durch schnelle Änderung des Verschlüsselungsschlüssels rekonfigurierbar ist und sich an höhere Informationsraten anpassen kann, bereitzustellen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung hat zum Ziel, diesen Bedürfnissen gerecht zu werden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, für die Verschlüsselung von Hochfrequenzkommunikationen die Erscheinungen von deterministischem Chaos anzuwenden.
Hierzu kann man sich vorteilhaft an die folgenden Veröffentlichungen wenden:
[1] L. Pecora, "Overview of chaos and communications research", SPIE, Vol. 2038, S. 2, 1993;
[2] S. Hayes, C. Grebogi & E. Ott "Communicating with chaos", Phys. Rev. Lett., Vol. 70, S. 3031, 1993.
Die hierfür verwendeten Chaoserzeugungssysteme sind elektronische Systeme, in denen die Nichtlinearitäten mittels Dioden oder sogar mittels Schwellen- und Hysteresekomparatoren erzeugt werden.
Die Chaos-Erscheinungen sind im übrigen gleichermaßen auf differenziellen optischen nichtlinearen Verzögerungssystemen untersucht worden, die als optische dynamische Variable die Lichtleistung des Signals verwenden.
Hierzu kann man sich an die folgenden Veröffentlichung wenden:
[3] P. Celka, "Chaotic synchronization and modulation of non-linear time-delayed feedback optical systems", IEEE, Transaction on Circuit and Systems, Vol. 42, Nr. 8, S. 1, 1995;
[4] Takizawa, Liu & Ohtsubo, "Chaos in a feedback Fabry- Pérot Interferometer", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 30, Nr. 2, S. 334, 1994.
Es ist ebenfalls ein Synchronisationsverfahren vorgeschlagen worden, das eine Gegenkopplung auf einem dynamischen Parameter des Lichtsignals verwendet, beispielsweise der Phase des Lichtsignals.
Hierzu kann man sich an den folgenden Artikel wenden:
[7] K. A. Shore et D. T. Wright, "Improved synchronisation algorithm for chaotic communications systems", Electronics Letters; Vol. 30, S. 1203-1204, 1994.
Die Erfindung schlägt ihrerseits ein optisches Übertragungssystem vor, das eine Verschlüsselung mittels Chaos auf der Wellenlängenvariable verwendet.
Insbesondere schlägt die Erfindung ein System für die Übertragung eines optischen Informationsträgersignals vor, das folgendes umfaßt:
- Mittel für die Emission eines verschlüsselten optischen Signals, die Mittel für die Erzeugung eines deterministischen Chaos umfassen, sowie Mittel für die Kodierung des Informationsträgersignals mittels dieses deterministischen Chaos,
- eine Leitung für die Übertragung des so verschlüsselten Signals,
- Empfangsmittel, die Mittel für die Erzeugung eines deterministischen Chaos aufweisen, sowie Mittel für die Synchronisation dieses Chaos mit dem empfangenen verschlüsselten Signal und für die Entschlüsselung des verschlüsselten Signals,
dadurch gekennzeichnet, daß das Chaos ein Wellenlängen- Chaos ist, die Chaoserzeugungsmittel eine in der Wellenlänge abstimmbare Lichtquelle umfassen, sowie eine Schleife für die Gegenkopplung des Lichtsignals am Ausgang dieser Quelle mit der Steuerung für die Wellenlängenabstimmung, wobei die Schleife in der Wellenlänge nichtlineare Umwandlungsmittel aufweist, sowie eine Verzögerungsleitung.
Ein solches System wendet die dynamischen Eigenschaften eines deterministischen Chaos an, Eigenschaften, die global zufällig und lokal durchaus determiniert sind.
Es sei außerdem bemerkt, daß eine solche Verschlüsselung an erhöhte Informationsraten angepaßt ist.
Der Vertraulichkeitsgrad, den es erreicht, reicht aus, daß ein Benutzer, der als "normal" einzustufende Detektionsmittel vorsieht, den Verschlüsselungsschlüssel mit Kenntnis der statistischen Eigenschaften des für die Kodierung verwendeten Chaos nicht knacken kann.
Die Erfindung hat ebenfalls eine Emissions- und/oder Empfangsvorrichtung eines solchen Übertragungssystems zum Ziel.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich. Diese Beschreibung ist rein beispielhaft und nicht beschränkend. Sie nimmt Bezug auf die Zeichnung, in der
- Die Fig. 1 ein Prinzipschema ist, das ein System gemäß einem für die Erfindung geeigneten Ausführungsbeispiel darstellt;
- Die Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel darstellt, das für einen Wellenlängenchaos-Generator geeignet ist;
- Die Fig. 3 ein Graph ist, in dem eine Nichtlinearitätskurve für das nichtlineare Element des Generators der Fig. 2 aufgetragen ist;
- Die Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel darstellt, das für die Empfangsmittel des Übertragungssystems der Fig. 1 geeignet ist;
- Die Fig. 5 schematisch ein Übertragungssystem gemäß einem für die Erfindung geeigneten Ausführungsbeispiel darstellt, das eine Phasenmodulation eines Wellenlängenchaossignals einsetzt;
- Die Fig. 6 ein weiteres für einen Wellenlängenchaos- Generator geeignetes Ausführungsbeispiel darstellt;
- Die Fig. 7 ein Graph ist, in dem ein Beispiel für ein Wellenlängenchaos als Funktion der Zeit aufgetragen ist;
- Die Fig. 8 schließlich ein mehrkanaliges Übertragungssystem gemäß der Erfindung ist.
Das in der Fig. 1 dargestellte optische Übertragungssystem umfaßt Emissionsmittel 1, sowie Empfangsmittel 4, zwischen denen das die verschlüsselte Information tragende optische Signal λs(t) mittels einer Faser F transportiert wird.
Die Emissionsmittel 1 weisen einen Wellenlängenchaos- Generator 3 sowie ein Kodiersystem 2 auf, mit denen ein Informationsträgersignal s(t) mit einem so erzeugten, in der Wellenlänge chaotischen Signal gemischt werden kann. Selbstverständlich kann das Signal s(t) ebenso ein analoges wie auch ein binäres Signal sein.
Die Empfangsmittel 4 weisen einen Chaos-Generator 7, der dem Generator 3 vollständig oder teilweise ähnelt, Mittel 6 für die Synchronisation des lokalen Chaos mit dem empfangenen Chaos, sowie Dekodiermittel 5 auf, die im allgemeinen mit den Synchronisationsmitteln 6 gemeinsame Mittel aufweisen.
Die Chaos-Generatoren 3 und 7 sind Lichtquellen, die derart gesteuert werden, daß sie ein Signal aussenden, dessen Wellenlänge λ(t) ein chaotisches dynamisches Verhalten besitzt. Diese Wellenlänge λ(t) variiert in der Amplitude zwischen einer Wellenlänge λ&sub1; und λ&sub2;, entsprechend beispielsweise einer optischen Bandbreite in der Größenordnung von einigen Angström.
Dadurch, daß die Variation von λ(t) chaotisch sind, weist das Signal ein Spektrum von der Art eines weißen Rauschens in dem Frequenzbereich auf, der gewöhnlich zum Übertragen der Informationsraten der optischen Telekommunikationen (von 100 Mbit/s bis 10 Gbit/s) verwendet wird.
Der pseudo-zufällige globale Aspekt, den das Chaos der Wellenlänge λ(t) verleiht, stellt die Verschlüsselung des Signals s(t) sicher.
Im übrigen ist unter der Voraussetzung, daß das Chaos lokal in der Zeit deterministische dynamische Eigenschaften besitzt, die Dekodierung des verschlüsselten Signals möglich, solange man beim Empfang die gleiche deterministische Dynamik vorsieht, d. h. Elemente, welchen den Wellenlängenchaos- Generator bilden.
Die Zeitentwicklung von Wellenlängen (oder, was auf das Gleiche hinausläuft, von Wellenzahlen σ = 1/λ) wird von einer Verzögerungs-Differentialgleichung vom folgenden Typ beschrieben:
wobei αn Koeffizienten darstellen, die für die Dynamik des Systems spezifisch sind, dn/(dt)n die n-te Ableitung bezüglich der Zeit der Variablen σ(t) darstellt,
NL eine nichtlineare Funktion der Variablen σ(t) darstellt, T eine Zeitverzögerung ist.
Die Lösungen dieser Gleichungen sind chaotischer Art: Die Lösungen der Wellenzahlen σ dieser Gleichung sind pseudozufällig; ihr Frequenzspektrum ähnelt demjenigen eines weißen Rauschens.
Beispielsweise nimmt in dem Fall, daß die Ableitungen zweiter Ordnungen und höher als zwei Koeffizienten mit dem Wert 0 haben, die Gleichung eine Form an, die Ikeda-Gleichung genannt wird:
σ(t) + τ·dσ(t)/dt = NL{σ(t - T)}
wobei τ die Zeitkonstante des Systems darstellt.
Die Zeitentwicklung von σ(t) ist chaotisch.
Die nichtlineare Funktion NL{σ(t - T]} kann beliebig sein. Beispielsweise, und daß dies einschränkend ist, stellt die Fig. 2 den Fall eines Systems dar, bei dem die nichtlineare Funktion sinusförmig ist und sich wie folgt schreiben läßt:
NL{σ(t - T)} = π[A - usin²{M·σ(t - T)}]
Das Ikeda-Modell ist Objekt zahlreicher Untersuchungen gewesen. Man kann sich hierzu vorteilhafterweise auf die folgenden Veröffentlichungen beziehen:
[5] K. Ikeda, "Multiple-valued stationnary state and its instability of the transmitted light by a ring cavity system", Opt. Commun., Vol. 30, Nr. 2 (S. 257), 1979;
[6] F. A. Hopf, D. L. Kaplan, H. M. Gibbs et R. L. Shoemaker, "Bifurcations to chaos in optical bistability", Phys. Rev. A, Vol. 25, Nr. 4 (S. 2172), 1982.
Entsprechend diesem Modell gehorcht die Wellenzahl σ (mit σ = 1/λ), die zu einem Zeitpunkt t ausgesandt wird, der folgenden Gleichung:
σ(t) + τ·dσ(t)/dt = N.L.[σ(t - T)] = π[A - u·sin²{M·σ(t - T)}]
wobei τ die begrenzende Zeitkonstante der Vorrichtung ist, T eine Zeitverzögerung ist, die mindestens zweimal so groß wie τ ist, A ein systemspezifischer Parameter ist, u der Bifurkations-Parameter ist und M ein Parameter ist, der die Periodizität der Nichtlinearität charakterisiert, die beispielsweise sinusförmiger Art ist. Dieser Parameter M ist mit dem Spektralbereich ([λ&sub1;, λ&sub2;]) verbunden, innerhalb dessen die Wellenlänge λ(t) variiert.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das für die Chaos-Generatoren 3 und 7 geeignet ist.
Der in dieser Fig. 2 dargestellte Chaos-Generator umfaßt eine in der Wellenlänge abstimmbare Laseremissionsdiode 32 und 33 sowie eine opto-elektronische Schleife 34 für die Steuerung dieser Laserdiode 33.
Die Laserdiode 33 ist eine stromgesteuerte Multisegment- Laserdiode, beispielsweise vom DFB-Typ. In der Fig. 2 sind zwei Steuerelektroden für diese Diode 33 dargestellt, eine für die Steuerung von ihrer aktiven Schicht (Strom I&sub1;), die andere für die Steuerung der Wellenlängenverschiebung (Strom I)
Die Schleife 34 weist ein in der Wellenlänge nichtlineares optisches Element 32 auf, das von einem von der Diode 33 ausgesandtem Strahl durchquert wird, sowie einen Photodetektor 35, der das optische Signal am Ausgang des nichtlinearen Elements 32 empfängt.
Der Ausgangsstrom des Photodetektors 35 wird mittels einer Verzögerungsleitung 31 und eines Verstärkers 36 zu einer Steuerelektrode der Emissionsdiode 33 gesendet.
Das nichtlineare Element 32 ist ein wellenlängenabhängiges Spitzenwert-Absorptions- oder Emissions-Element, beispielsweise ein doppelbrechender Filter oder auch ein Fabry- Pérot-Interferometer oder ein Mach-Zender-Interferometer, ein Zweiwellen-Interferometer, ein Vielwellen-Interferometer bzw. Interferenz-Wellenmesser.
Ein solches Element hat den Vorteil, die Nichtlinearität auf sehr einfache Weise erzeugen zu können.
Die Lichtleistung Pλ(t) am Ausgang des optischen Elements 32 variiert abhängig von der Eingangswellenlänge entsprechend einer nichtlinearen Kurve mit einem Extremwert.
Ein Beispiel für eine sinusförmige Nichtlinearität in der Wellenlänge ist in der Fig. 3 dargestellt worden.
Die Abstimmbarkeit der Wellenlänge der Laserquelle 33 überdeckt eine Keule der Nichtlinearität. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem die Quelle 33 eine Multisegment- Laserdiode ist, die in der Wellenlänge über ein 20 Å breites Frequenzintervall um λ&sub0; = 1,54 um abstimmbar ist, das nichtlineare Element 32 ein doppelbrechender Filter mit einer optischen Verzögerung von 10 mm sein (Periodizität 2π(λ&sub0;)²/M von 2,4 Å, Keule von ungefähr 1 Å.
In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die elektronische Verzögerungsleitung 31 elektronischer Art. Sie kann selbstverständlich auch mittels einer Lichtfaser bestimmter Länge realisiert werden, die zwischen der Laserdiode 33 und dem Photodetektor 35 angeordnet ist.
Die Zeitkonstante τ der Schleife, die zuvor definiert worden ist, hängt von dem langsamsten dynamischen Element der Schleife ab, d. h. prinzipiell von der Reaktionszeit ihrer Elektronik (τ = 1 bis 2 ns).
Eine Bedingung für den Erhalt eines chaotischen Regimes ist, daß T wenigstens gleich 2τ ist. Die dynamische Frequenzbande des Chaos (Kodierrauschen) überdeckt somit typischerweise eine Bande von ungefähr 500 MHz. Jedes mit diesem Chaos zu mischende Informationssignal muß ein Fourier- Spektrum in dieser Bande besitzen, damit es verschlüsselt werden kann.
Die Mischung des Informationsträgersignals s(t) und des Chaos kann mittels Addition auf einen der Ströme I und I&sub1; bewirkt werden. In Fig. 2 ist auf der Schleife ein Additionsglied 7 dargestellt, mit dem der Photostrom am Ausgang des Verstärkers 36 mit einem Strom als Träger des Signals s(t) gemischt wird.
Als weitere Variante kann das Signal s(t) mit dem Chaos mittels einer Modulation der Nichtlinearitätscharakteristik des Elements 32 gemischt werden, beispielsweise durch Anlegen eines elektrischen Feldes an dieses Element, um die Position des Maximums auf der Nichtlinearitätskurve zu verschieben.
Als weitere Variante kann diese Mischung mittels einer Modulation des Verstärkungsfaktors K des Verstärkers 36 verwirklicht werden.
Die Fig. 4 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, das für die Empfangsmittel 4 des Signals am Ausgang der Emissionsmittel der Fig. 2 geeignet ist.
Das Wellenlängenchaos λs(t), das das kodierte Signal enthält, wird mit dem vom lokalen Chaos-Generator 7 stammenden Chaos verglichen.
Hierzu weisen die Empfangsmittel 4 zwei Wellenlänge/Spannungs-Wandler 61, 62 auf, die jeweils das Signal λs(t) und das vom Chaos-Generator 7 erzeugte Signal in Spannungssignale umwandeln.
Diese Spannungen werden in einem elektronischen Subtrahierer 63 gemischt. Hiermit wird ein Fehlersignal geliefert, das nach Verstärkung über den Steuerungsblock 64 in den lokalen Chaos-Generators 7 eingegeben wird, um es synchron mit dem chaotischen Signal λs(t) zu halten.
Der lokale Chaos-Generator 7 ist identisch dem in Fig. 2 dargestellten Generator 3. Das Fehlersignal wird dem Generator 7 an dem Punkt zugeführt, an dem die Mischung des Chaos-Signals und des kodierten Signals am Generator 3 stattfindet (beispielsweise dem Additionsglied 37 in Fig. 2).
Die Wellenlänge/Spannungs-Wandler 61 und 62 werden beispielsweise mit optischen Filtern realisiert, deren Transmission linear von der Wellenlänge abhängt.
Als weitere Variante, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, kann das Signal s(t) dem Chaos überlagert werden, mittels einer Phasenmodulation des Wellenlängenchaossignals λ(t), das vom Generator 3 ausgesandt wird.
Das Chaossignal am Ausgang des Generators 3 wird hierzu einem Phasenmodulator 2 übertragen, bei dem das Signal s(t) dem Wellenlängenchaos zugeführt wird.
Die Empfangsmittel 4 werden in diesem Fall mit optischen Detektionsmitteln mittels optischer Überlagerung gebildet. Sie weisen ein Synchronisationsmodul 5 und einen lokalen Chaos-Generator 7 auf, die identisch denjenigen der Fig. 4 sind.
Es umfaßt ebenfalls optische Überlagerungsmittel 6, die am Eingang einerseits das optische Signal, das dem in der Phase mit s(t) modulierten Emissionschaos entspricht, und andererseits das lokale Chaos empfangen, das synchron mit der Wellenlänge des Generators 7 ist.
Diese Überlagerungsmittel stellen das Signal s(t) wieder her.
Es wird sich nunmehr auf Fig. 6 bezogen, in der eine weitere Variante des für die Erfindung geeigneten Chaos- Generators dargestellt ist.
Der in dieser Figur dargestellte Generator ist ein vollständig optischer Chaos-Generator, der anstelle des Generators der Fig. 2 verwendet werden kann.
Er weist eine in der Wellenlänge abstimmbare Laserdiode 33 auf, die über eine als Verzögerungsleitung T verwendete Lichtfaser 31 mit einem Mach-Zender-Interferometer 32 verbunden ist, das an seinem der Faser 31 gegenüberliegenden Ende mit einer reflektierenden Fläche 35 abgeschlossen ist.
Die Emissionswellenlänge λ(t) am Ausgang der Diode 33 hängt von der Intensität Iλ(t) des Lichtstrahls am Eingang der Diode ab, der dem anfänglich ausgesandten Lichtstrahl entspricht, jedoch die nichtlineare Optik 32 durchquert hat, die von dem Mach-Zender-Interferometer gebildet wird, und von der Verzögerungsleitung 31 verzögert worden ist.
Das Mach-Zender-Interferometer 32 bildet das in der Wellenlänge nichtlineare Element.
Das Signal s(t) kann mit dem Chaos entweder über eine Modulation des Steuerstroms der Laserdiode 33 oder über eine Modulation der Steuerspannung des Mach-Zender- Interferometers 32 gemischt werden.
Der Vorteil einer solchen vollständig optischen Chaos- Generators liegt in seinen sehr kurzen Zeitkonstanten (ca. 10 ps) und somit in seiner Fähigkeit, Signale mit sehr hoher Übertragungsrate (10 GHz) zu kodieren.
Die Fig. 7 stellt ein Beispiel eines Wellenlängenchaos dar, das mit einem Generator erhalten werden kann, wie er in Fig. 2 oder Fig. 5 dargestellt ist.
In dem Graphen für die Nichtlinearität der Fig. 3 sind die möglichen Entwicklungsbereiche dieses Chaos aufgetragen. Diese können entweder auf dem konkaven Abschnitt einer Keule der Nichtlinearität oder auf deren konvexem Abschnitt liegen.
Folglich ist der gesamte Abstimmungsbereich Δλ eines Multisegment-Lasers im allgemeinen sehr viel größer als die Breite δλ = λ&sub2; - λ&sub1; einer Keule der Nichtlinearität.
Es ist daher möglich, eine Kodierung auf mehreren Kanälen zu realisieren, indem jedem Kanal eine Keule des Abstimmungsbereiches zugeordnet wird. Jeder Kanal ist somit auf einer vorgegebenen Wellenlänge λ&sub0;&sub1;, λ&sub0;&sub2;, ..., λ0n zentriert.
Die Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das ein System für die mehrkanalige Kodierung mittels eines Wellenlängenchaos darstellt.
Das System weist das Emissionssystem 1 auf, wie vorstehend beschrieben, das von einer Einheit 8 für die Steuerung einer mehrkanaligen Verschlüsselung in der Wellenlänge gesteuert wird.
Diese Einheit 8 ermöglicht, die Funktionspunkte des Systems 1 zu modifizieren, d. h. einerseits die zentralen Wellenlängen des Emissionschaos (λ0k) und andererseits den Verschlüsselungsschlüssel zu modifizieren.
Es weist hierzu einen Wellenlängenschalter 9 auf, der verschiedene Strompegel an die Elektroden der Diode 33 des Chaos-Generators der Fig. 2 liefert. Diese Ströme schalten die zentrale Wellenlänge, um die sich das Chaos entwickelt.
Die Einheit 8 weist ebenfalls einen Schalter 10 für den Verschlüsselungsschlüssel auf, der eines der Elemente der Steuerschleife der Laserdiode 33 derart steuert, daß einer der Parameter des Chaos, und somit der Verschlüsselungsschlüssel, abhängig vom verwendeten Kanal modifiziert werden. Beispielsweise kann die Einheit 10 den Verstärkungsfaktor K des Verstärkers 36 abhängig vom verwendeten Kanal variieren. Sie kann ebenfalls die Nichtlinearität des nichtlinearen Elementes 32 variieren, beispielsweise über einen thermischen, elektrooptischen, piezoelektrischen, optischen Effekt.
Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, Mittel zum Modifizieren des Verschlüsselungsschlüssels für ein einkanaliges Übertragungssystem vorzusehen.
Es sei bemerkt, daß das zuvor beschriebene Übertragungssystem beim Empfang keine Verankerung an den Absolutwert der Emissionswellenlänge benötigt, sondern lediglich an die Relativänderung dieses Wertes. Dies führt zu einer großen Dekodieranpassungsfähigkeit hinsichtlich der Auswahl des einen oder des anderen Kanals der kodierten Kanäle, selbstverständlich unter der Bedingung, den Kodierschlüssel zu kennen (Elemente und Parameter dieser Elemente).

Claims

1. System für die Übertragung eines optischen Informationsträgersignals, das folgendes umfaßt:

- Mittel (1) für die Emission eines verschlüsselten optischen Signals, die Mittel (3) für die Erzeugung eines deterministischen Chaos aufweisen, sowie Mittel (2) für die Kodierung des Informationsträgersignals mittels dieses deterministischen Chaos,

- eine Leitung (F) für die Übertragung des so verschlüsselten Signals,

- Empfangsmittel (4), die Mittel (7) für die Erzeugung eines deterministischen Chaos aufweisen, sowie Mittel (5, 6) für die Synchronisation dieses Chaos mit dem empfangenen verschlüsselten Signal und für die Entschlüsselung des verschlüsselten Signals,

dadurch gekennzeichnet, daß das Chaos ein Wellenlängenchaos ist, die Chaoserzeugungsmittel (3, 7) eine in der Wellenlänge abstimmbare Lichtquelle (33) umfassen, sowie einer Schleife (34) für die Gegenkopplung des Lichtsignals am Ausgang der Quelle mit der Steuerung für die Wellenlängenabstimmung, wobei die Schleife (34) in der Wellenlänge nichtlineare Umwandlungsmittel (32) umfaßt, sowie eine Verzögerungsleitung (31), und das System zudem Mittel zum Modifizieren der Parameter der Gegenkopplungsschleife (34) und somit zum Modifizieren des Verschlüsselungsschlüssels umfaßt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (33) mittels eines elektrischen Parameters gesteuert wird, und daß die Gegenkopplungsschleife (34) optoelektronisch ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Lichtquelle (33) und der Gegenkopplungsschleife (34) vollständig optisch ist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Mittel (32) ein wellenlängenabhängiges Spitzenwert-Absorptions- oder Emissionselement, wie ein Zweiwellen-Interferometer, ein Mach-Zender-Interferometer, ein Fabry-Perot- Interferometer, ein doppelbrechender Kristall oder ein Vielwellen-Interferometer umfaßt.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierungsmittel Mittel (37) zum Mischen des Informationsträgersignals mit dem Signal umfassen, das sich in der Gegenkopplungsschleife (34) ausbreitet, um ein Chaos λs(t) zu erzeugen, das das zu übertragende Signal enthält.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierungsmittel (2) einen Phasenmodulator umfassen, der eine Phasenmodulation des ausgesandten Wellenlängenchaos mittels des Informationsträgersignals erzeugt.

7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emission- und Empfang- Chaoserzeugungsmittel (3, 7) identisch sind.

8. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Modifizieren der Parameter der Gegenkopplungsschleife (34) Mittel zum Modifizieren der Nichtlinearität der Umwandlungsmittel oder des Verzögerungswertes sind.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Kanäle umfaßt.

10. Vorrichtung für die Emission eines verschlüsselten optischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel für die Erzeugung eines Wellenlängenchaos umfaßt, wobei diese Mittel eine in der Wellenlänge abstimmbare Lichtquelle umfassen, sowie eine Schleife (34) für die Gegenkopplung des Lichtsignals am Ausgang der Quelle mit der Steuerung für die Wellenlängenabstimmung, wobei die Schleife in der Wellenlänge nichtlineare Umwandlungsmittel umfaßt, sowie eine Verzögerungsleitung, und daß sie Mitteln zum Modifizieren von Parametern der Gegenkopplungsschleife (34) und somit zum Modifizieren des Verschlüsselungsschlüssels zugeordnet ist.