基于半导体环形激光器的双路混沌同步

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作者 蒋再富 张定梅 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期34-39,共6页

为了拓展半导体环形激光器在混沌保密通信中的应用,构建了一种简单的混沌同步结构,利用功率谱和互相关技术研究了半导体环形激光器在相位光反馈下的动力学特性,并对同步质量进行了优化分析。研究表明,半导体环形激光器在相位光反馈下能... 为了拓展半导体环形激光器在混沌保密通信中的应用,构建了一种简单的混沌同步结构,利用功率谱和互相关技术研究了半导体环形激光器在相位光反馈下的动力学特性,并对同步质量进行了优化分析。研究表明,半导体环形激光器在相位光反馈下能展现出丰富的非线性动力学态。对于固定的频率失谐值,同步系数随着注入系数的增加而增加,而对于较大的注入系数,频率失谐对同步性能的影响将减弱。同时也讨论了电流失配的影响,发现注入系数越大电流失配对同步性能影响越小。最后研究了反馈相位不相同的情况,发现两个模式混沌信号不相同也能进行同步,这增加了同步通信的安全性。研究结果可为半导体环形激光器在混沌保密通信中的应用提供参考。 展开更多

关键词 非线性光学 同步 互相关 半导体环形激光器 混沌

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混沌微腔激光器的研究进展(特邀) 被引量：1

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作者 李建成 雷彬鹃 +2 位作者 肖金龙 杨跃德 黄永箴 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期113-124,共12页

半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免... 半导体混沌激光器已被应用在随机数生成、安全通信、混沌探测等领域。实现混沌激光器最常用方法是光反馈,但采用离散器件搭建的混沌激光器系统结构复杂、稳定性差。基于光反馈原理的光子集成混沌激光器、体积小,但工艺复杂,且无法避免光反馈引入的弱周期性。基于微腔内模式相互作用产生的自发混沌半导体微腔激光器,无需外部扰动,具有体积小、工艺简单、混沌带宽大、混沌态工作条件宽和无反馈弱周期性等优点,有望在具体应用中进一步发挥作用。针对近年来基于微腔的混沌激光器研究情况,本文进行了分类介绍,包括自发混沌微腔激光器、光反馈混沌微腔激光器和集成互注入激光器,总结了自发混沌微腔激光器的当前应用,对自发混沌微腔激光器的未来发展做了展望。 展开更多

关键词 微腔 混沌 半导体激光器 非线性 物理随机数 混沌探测

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基于干涉模块增强共驱混沌同步密钥分发系统的安全性

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作者 周敏 郭存有 +4 位作者 张宇鹤 高震森 孙粤辉 王安帮 王云才 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第1期154-158,共5页

基于共同信号驱动两相同激光器可以实现密钥分发,但驱动信号和响应激光器的输出信号存在的强相关会降低密钥分发的安全性。提出一种增强共驱混沌同步密钥分发系统安全性的方案。通过引入硬件变换模块,降低驱动与响应信号之间的相关性,... 基于共同信号驱动两相同激光器可以实现密钥分发,但驱动信号和响应激光器的输出信号存在的强相关会降低密钥分发的安全性。提出一种增强共驱混沌同步密钥分发系统安全性的方案。通过引入硬件变换模块,降低驱动与响应信号之间的相关性,进而保障密钥分发的安全性。选择马赫-曾德尔干涉仪(MZI)作为变换模块,利用MZI的延迟干涉效应实现对激光器输出信号的变换,并对MZI输出的时序波形进行双阈值量化,实现了100 km的光纤传输,速率为0.23 Gbit/s的密钥分发。实验结果证明:在基于混沌同步的密钥分发方案中,引入的硬件变换模块可以有效防止非法用户直接量化驱动信号窃取密钥,避免信息的泄露,实现合法用户的安全密钥分发。 展开更多

关键词 保密通信 密钥分发 半导体激光器 混沌同步

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基于光反馈多模半导体激光器的多信道单向混沌同步与通信 被引量：4

4

作者 操良平 董晓云 +1 位作者 王风 梁兴连 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期152-159,共8页

提出了基于光反馈多模半导体激光器的多信道单向混沌通信系统,数值研究了系统的同步特性及通信性能.结果表明,当接收机激光器与发射机激光器参数一致时,激光器对应模式间能够获得无延时的高质量混沌同步,并实现多信道实时通信;当激光器... 提出了基于光反馈多模半导体激光器的多信道单向混沌通信系统,数值研究了系统的同步特性及通信性能.结果表明,当接收机激光器与发射机激光器参数一致时,激光器对应模式间能够获得无延时的高质量混沌同步,并实现多信道实时通信;当激光器的内参数失配时,系统的同步性能和通信质量会受到一定影响,但在一定参数失配范围内,系统仍能实现较好的多信道混沌通信. 展开更多

关键词 混沌同步 混沌通信 半导体激光器 参数失配

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电流调制半导体激光器的混沌及其同步 被引量：3

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作者 王彦斌 张胜海 +1 位作者 邵铭 米朝伟 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2167-2171,共5页

研究了电流调制半导体激光器的混沌及其同步.通过数值计算系统的最大Lyapunov指数随调制强度的变化情况,确定了激光器处于混沌态的参量区间.利用差值耦合与和值耦合两种方案实现了两激光器的混沌同步.两激光器相关系数的数值计算表明,... 研究了电流调制半导体激光器的混沌及其同步.通过数值计算系统的最大Lyapunov指数随调制强度的变化情况,确定了激光器处于混沌态的参量区间.利用差值耦合与和值耦合两种方案实现了两激光器的混沌同步.两激光器相关系数的数值计算表明,两种方案的同步效果都很好,而和值耦合更易于实现两激光器的同步.以标准化系数为例,分析了两激光器参量不匹配对混沌同步的影响,当标准化系数的偏差保持在小范围内时,两激光器仍可达到较好的同步,而差值耦合同步的鲁棒性优于和值耦合. 展开更多

关键词 非线性光学 混沌 混沌同步 电流调制半导体激光器

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半导体激光器系统输出混沌激光研究进展 被引量：6

6

作者 匡尚奇 郭祥帅 +4 位作者 冯玉玲 李博涵 张依宁 于萍 庞爽 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1133-1145,共13页

混沌激光由于其类噪声的随机性和优良的抗干扰性,广泛应用于混沌保密通讯、激光雷达、光学检测等方面,而且半导体激光器自身体积小且结构稳定,成为产生混沌激光的主要激光器之一。但是,常规光反馈结构的半导体激光器系统输出的混沌激光... 混沌激光由于其类噪声的随机性和优良的抗干扰性,广泛应用于混沌保密通讯、激光雷达、光学检测等方面,而且半导体激光器自身体积小且结构稳定,成为产生混沌激光的主要激光器之一。但是,常规光反馈结构的半导体激光器系统输出的混沌激光信号带宽较窄且存在延时特征,这严重影响了混沌激光的应用。针对半导体激光器系统的上述问题,本文综合介绍了降低延时特征和优化混沌激光带宽的研究进展,对混沌保密通讯十分重要的混沌激光的同步性研究进展和半导体激光器系统输出的混沌激光在应用方面的研究进行了总结,并最终对半导体激光器系统输出的混沌激光的未来发展与应用前景进行展望。 展开更多

关键词 混沌激光 延时信号 混沌同步 信号带宽

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半导体激光器的混沌驱动同步 被引量：1

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作者 王彦斌 张胜海 +1 位作者 米朝伟 王伟 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期9-11,共3页

利用混沌驱动同步法研究了在电流调制下的半导体激光器的混沌同步。首先数值计算了系统最大Lyapunov指数随调制强度的变化情况,确定了激光器处于混沌态的参数区间。然后分别实现了同地激光器系统和异地激光器系统的混沌驱动同步。响应... 利用混沌驱动同步法研究了在电流调制下的半导体激光器的混沌同步。首先数值计算了系统最大Lyapunov指数随调制强度的变化情况,确定了激光器处于混沌态的参数区间。然后分别实现了同地激光器系统和异地激光器系统的混沌驱动同步。响应激光器间相关系数的数值计算表明,两种激光器系统均能达到很好的混沌同步。以三个响应激光器为例,将响应系统推广到多个激光器,并且实现了两种激光器系统的混沌同步。 展开更多

关键词 非线性光学 混沌 混沌驱动同步 半导体激光器

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单环掺铒光纤激光器的延时反馈—注入混沌同步 被引量：1

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作者 邵铭 张胜海 钱兴中 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期7-8,共2页

利用延时反馈一注入法研究了具有泵浦光强调制的单环掺饵光纤激光器的混沌同步。数值模拟表明,在合适的反馈和注入条件下,两个单环掺铒光纤激光器能够达到混沌同步。即使存在一定的高斯噪声影响,两个激光器仍然能够达到较好的同步。在... 利用延时反馈一注入法研究了具有泵浦光强调制的单环掺饵光纤激光器的混沌同步。数值模拟表明,在合适的反馈和注入条件下,两个单环掺铒光纤激光器能够达到混沌同步。即使存在一定的高斯噪声影响,两个激光器仍然能够达到较好的同步。在此基础上,进一步研究了掺铒光纤激光器中参数不匹配情况对混沌同步的影响。 展开更多

关键词 光纤激光器 混沌 混沌同步 延时反馈

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基于光反馈多模半导体激光器的多信道双向混沌同步通信

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作者 操良平 董晓云 +1 位作者 王风 梁兴连 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第6期51-56,共6页

利用光反馈多模半导体激光器建构了多信道双向混沌通信系统,数值研究了系统的同步特性及通信性能.结果表明,当激光器的参数一致时,2激光器对应模式间能够获得无时延高质量混沌同步,并实现多信道实时双向通信;当激光器的内参数失配时,系... 利用光反馈多模半导体激光器建构了多信道双向混沌通信系统,数值研究了系统的同步特性及通信性能.结果表明,当激光器的参数一致时,2激光器对应模式间能够获得无时延高质量混沌同步,并实现多信道实时双向通信;当激光器的内参数失配时,系统的同步性能和通信质量会受到一定影响,但在一定失配范围内,系统仍能较好地实现多信道双向通信. 展开更多

关键词 混沌同步 双向通信 半导体激光器 参数失配

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两类混沌激光保密通信方案的性能分析 被引量：6

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作者 刘培洋 赵清春 殷洪玺 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期500-506,共7页

半导体激光器在外加扰动下,可以产生高维宽带的混沌激光信号,是实现高速保密通信的理想载波。数值研究了混沌调制和混沌隐藏两种信息加载方式下的混沌激光保密通信系统的性能,分析了两种信息加载方式下系统分别传输正弦信息和数字信息... 半导体激光器在外加扰动下,可以产生高维宽带的混沌激光信号,是实现高速保密通信的理想载波。数值研究了混沌调制和混沌隐藏两种信息加载方式下的混沌激光保密通信系统的性能,分析了两种信息加载方式下系统分别传输正弦信息和数字信息时的信噪比和Q因子的变化情况,研究了两种信息加载方式下系统的相关系数随调制深度的变化趋势。结果表明,不同的调制深度或调制频率/速率都会影响系统的性能,且混沌调制方式的系统性能优于混沌隐藏方式。 展开更多

关键词 光通信 混沌同步 混沌调制 混沌隐藏 半导体激光器

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多延时互耦合半导体激光器的实时混沌同步特性 被引量：3

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作者 刘莹莹 潘炜 +1 位作者 江宁 项水英 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1023-1027,共5页

针对双延时和三延时互耦合半导体激光器系统,研究了互耦合延时和互耦合强度对实时混沌同步质量的影响,提出了双延时互耦合系统中可将其中一个互耦合延时看作反馈延时的思想,揭示了多延时互耦合半导体激光器系统实时混沌同步条件和规律.... 针对双延时和三延时互耦合半导体激光器系统,研究了互耦合延时和互耦合强度对实时混沌同步质量的影响,提出了双延时互耦合系统中可将其中一个互耦合延时看作反馈延时的思想,揭示了多延时互耦合半导体激光器系统实时混沌同步条件和规律.研究结果表明,多延时互耦合系统中,某两条双向链路的互耦合延时比值为2,是实现高品质实时混沌同步的基本条件;增大互耦合强度,可以改善实时混沌同步品质,且在较低的等效耦合强度条件下,双延时互耦合系统较三延时互耦合系统更易于实现良好的实时混沌同步. 展开更多

关键词 半导体激光器 实时混沌同步 延时互耦合 耦合延时比

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基于LSTM的激光混沌同步通信 被引量：4

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作者 王红亮 周雪芳 +1 位作者 陈伟浩 王飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期160-173,共14页

针对激光混沌保密通信系统中混沌信号接收双方硬件参数难以完全匹配的问题,用长短期记忆神经网络对发射端产生的大量混沌加密信号和部分载波信号进行充分训练,最终得到一个与发射端激光器系统高度相似的神经网络模型,并用此非线性模型... 针对激光混沌保密通信系统中混沌信号接收双方硬件参数难以完全匹配的问题,用长短期记忆神经网络对发射端产生的大量混沌加密信号和部分载波信号进行充分训练,最终得到一个与发射端激光器系统高度相似的神经网络模型,并用此非线性模型代替接收端进行解密,实现了2 Gbit/s的混沌同步通信。该方法明显降低了混沌同步的复杂性。探讨了不同节点数量、耦合系数以及信噪比对于同步通信的影响,结果表明同步系数可以高达0.999966,均方根误差达到10^(−3)量级,误码率低至10^(−10)量级。最后通过图像传输系统验证了方案的可行性。 展开更多

关键词 激光通信 混沌同步 长短期记忆神经网络 光反馈 光电反馈 混沌预测

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基于互耦合半导体激光器的多边形网络混沌同步特性研究 被引量：2

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作者 余子健 江光裕 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期963-973,共11页

以三边三层多边形网络结构为出发点,建立互耦合半导体激光器的多边形网络结构模型,首先分析和研究了三边三层多边形网络结构中激光器的混沌同步特性。进而将三边三层多边形网络结构拓展到六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网... 以三边三层多边形网络结构为出发点,建立互耦合半导体激光器的多边形网络结构模型,首先分析和研究了三边三层多边形网络结构中激光器的混沌同步特性。进而将三边三层多边形网络结构拓展到六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构,并以第一层的激光器为顶点激光器进行结构优化,研究了其结构中异层激光器之间的混沌同步。结果表明以三边三层多边形网络结构为基础,当增加多边形网络结构中边数,形成六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构时,除顶点激光器外的其他激光器仍能实现同层和异层混沌同步。 展开更多

关键词 光通信 半导体激光器 混沌同步 网络结构 多用户

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一种基于半导体激光器光混沌的双向通信系统 被引量：2

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作者 王飞 周雪芳 《光通信技术》 2023年第3期52-55,共4页

针对光混沌保密通信中信息同步条件苛刻的问题,提出一种基于光混沌的双向通信系统。首先,通过半导体激光器(SL)发出的2束激光与部分半透明光学反射镜进行耦合,产生混沌动力,并根据SL的延迟速率方程,设置2个SL的内部参数产生同步的混沌载... 针对光混沌保密通信中信息同步条件苛刻的问题,提出一种基于光混沌的双向通信系统。首先,通过半导体激光器(SL)发出的2束激光与部分半透明光学反射镜进行耦合,产生混沌动力,并根据SL的延迟速率方程,设置2个SL的内部参数产生同步的混沌载波;然后,通过监测两端信息的同步误差,并与接收端信息比较,得到解密信息。仿真分析了系统的同步性、信息解密过程、鲁棒性。仿真结果表明,该系统能实现同步通信,恢复出保密信息,鲁棒性较好。 展开更多

关键词 光混沌 同步通信 保密通信 半导体激光器 延迟光速率方程

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EDFA中继长距离共驱半导体激光器混沌同步研究 被引量：3

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作者 董红霞 高华 +2 位作者 王龙生 杨毅彪 王安帮 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期361-371,共11页

该文数值研究了基于EDFA中继和周期色散补偿的长距离共驱半导体激光器混沌同步方案。通过优化驱动光注入条件及激光器弛豫频率失配,实现了同步系数0.98的响应激光器背靠背同步,同时将驱动与响应的相关性降低至0.32,保障了共驱同步安全... 该文数值研究了基于EDFA中继和周期色散补偿的长距离共驱半导体激光器混沌同步方案。通过优化驱动光注入条件及激光器弛豫频率失配,实现了同步系数0.98的响应激光器背靠背同步,同时将驱动与响应的相关性降低至0.32,保障了共驱同步安全性。进一步,考虑光纤色散、非线性效应以及EDFA噪声等损伤因素,数值研究了入纤光功率、单跨段光纤长度的最优条件。预期在每百公里光纤链路中色散补偿偏差为5 ps/nm的情况下,可以实现700 km、同步系数0.90的高质量混沌同步。研究结果对长距离混沌激光载波通信及密钥分发具有参考意义。 展开更多

关键词 混沌同步 光纤传输 色散补偿 半导体激光器 混沌通信 密钥分发

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