專利名稱：一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光電振蕩器的隨機(jī)碼產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
隨機(jī)數(shù)在通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng) 用，尤其是在保密通信、密碼學(xué)、信息安全、雷達(dá)系統(tǒng)、數(shù)字通信編碼以及量子密鑰分配等領(lǐng)域。隨機(jī)碼的產(chǎn)生方法主要有兩種一種是基于軟件的方法，即通過數(shù)學(xué)的方法，采用特有的復(fù)雜算法生成高速偽隨機(jī)碼；另一種是基于某些物理量固有的隨機(jī)性來產(chǎn)生真隨機(jī)碼，其隨機(jī)性優(yōu)于偽隨機(jī)碼。目前計算能力正在迅速地提高，所以基于特有的復(fù)雜算法產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼已不能滿足安全性要求。常見的物理熵源，即隨機(jī)源，主要有放射性衰變、電子電路熱噪聲、電子振蕩器的頻率抖動、電路混沌、量子隨機(jī)事件等。基于電路系統(tǒng)的物理熵源，由于電子器件帶寬的限制，目前已見報道的二進(jìn)制真隨機(jī)碼的速率最高只在Mb/s量級，無法得到高速率的二進(jìn)制真隨機(jī)碼。近年來，利用混沌激光器產(chǎn)生的混沌激光作為真隨機(jī)碼發(fā)生器的物理熵源得到了廣泛的關(guān)注。寬帶混沌激光的獲得，突破了基于電路系統(tǒng)物理熵源的帶寬限制，能實現(xiàn)Gb/s量級甚至上百Gb/s的高速二進(jìn)制隨機(jī)碼。但是，目前常用的通信商用激光器大多內(nèi)置光隔離器，不易實現(xiàn)激光器輸出信號的光反饋，而且混沌激光的產(chǎn)生需要精密地調(diào)節(jié)反饋光才能實現(xiàn)，對相位敏感，不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種能利用常見的通信商用器件來實現(xiàn)，且容易控制，又且能產(chǎn)生高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼的裝置。本發(fā)明的目的是通過如下手段來實現(xiàn)的。一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置，其特征在于是一種采用高速混沌電信號作為隨機(jī)源，利用光電振蕩器實現(xiàn)混沌電信號輸出，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸出的模擬混沌信號量化編碼，在通過數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)二進(jìn)制真隨機(jī)碼序列輸出的產(chǎn)生裝置；該裝置包括連續(xù)波激光器，可調(diào)光衰減器，以及由馬赫增德爾調(diào)制器、單模光纖、光電探測器、功率分配器和寬帶微波放大器構(gòu)成的光電延遲振蕩反饋環(huán)路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器；處理步驟包括連續(xù)波激光器的輸出光信號經(jīng)過可調(diào)光衰減器后注入到馬赫增德爾調(diào)制器的光輸入端，馬赫增德爾調(diào)制器的輸出光通過一段單模光纖傳輸獲得一定延時后輸入到光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，得到的電信號由功率分配器分成兩路，其中一路經(jīng)過寬帶微波放大器后輸入到馬赫增德爾調(diào)制器的射頻端口從而構(gòu)成光電延遲振蕩反饋環(huán)路，另外一路通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器后得到二進(jìn)制真隨機(jī)碼序列。經(jīng)過以上設(shè)計后，通過合理地調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器控制輸入到馬赫增德爾調(diào)制器的輸入光功率，或改變反饋環(huán)路的等效鏈路增益，可以使光電振蕩器輸出高速混沌電信號。利用該混沌信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，以及數(shù)字信號處理器即可實現(xiàn)高速真隨機(jī)碼輸出。本發(fā)明基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置和已見報道的真隨機(jī)碼發(fā)生器相比有以下優(yōu)點 I.利用現(xiàn)有的常用通信系統(tǒng)用器件，低成本，易于實現(xiàn)。2.非線性光電延遲振蕩器對反饋信號的相位和偏振不敏感，穩(wěn)定性高。3.只需調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器，或改變反饋環(huán)路的等效鏈路增益，即可實現(xiàn)非線性光電延遲振蕩器的混沌輸出，易于控制。4.能夠產(chǎn)生高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼。


如下圖I.本發(fā)明裝置的系統(tǒng)框圖。圖2.非線性光電延遲振蕩器的混沌輸出。圖3.非線性光電延遲振蕩器產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)碼。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作進(jìn)一步的描述。如圖I所示，本發(fā)明裝置由連續(xù)波激光器，可調(diào)光衰減器，以及由馬赫增德爾調(diào)制器、單模光纖、光電探測器、功率分配器和寬帶微波放大器構(gòu)成的光電延遲振蕩反饋環(huán)路，直流電源、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器構(gòu)成。在圖I中，連續(xù)波激光器為分布反饋式激光器，工作波長為λ = 1550nm，輸出光功率為10mW，可調(diào)光衰減器的衰減值可調(diào)，馬赫增德爾調(diào)制器的半波電壓Vn為4V，通過設(shè)置
調(diào)制器的偏置電壓使得兩臂的初始相位差為Φο ，由馬赫增德爾調(diào)制器、單模光纖、光電
探測器、功率分配器和寬帶微波放大器構(gòu)成的反饋環(huán)路中高頻截止頻率為= 10GHz，低頻
權(quán)利要求
1.一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置，其特征在于是一種采用混沌光電振蕩器作為隨機(jī)源，利用非線性光電延遲振蕩器實現(xiàn)混沌電信號輸出，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸出混沌電信號采樣量化編碼，再通過數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)二進(jìn)制真隨機(jī)碼序列輸出的產(chǎn)生裝置；該裝置包括連續(xù)波激光器，可調(diào)光衰減器，以及由馬赫增德爾調(diào)制器、單模光纖、光電探測器、功率分配器和寬帶微波放大器構(gòu)成的光電延遲振蕩反饋環(huán)路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器；處理步驟包括連續(xù)波激光器的輸出信號經(jīng)過可調(diào)光衰減器后注入到馬赫增德爾調(diào)制器的光輸入端，馬赫增德爾調(diào)制器的偏置電壓由一直流電源提供，馬赫增德爾調(diào)制器的輸出光通過單模光纖傳輸獲得一定延時后輸入到光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，再由功率分配器分成兩路，其中一路電信號經(jīng)過寬帶微波放大器獲得一定增益后輸入到馬赫增德爾調(diào)制器的射頻端口從而構(gòu)成光電延遲振蕩反饋環(huán)路，另外一路通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器后得到二進(jìn)制真隨機(jī)碼。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求I所述之基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置，其特征在于，混沌信號的產(chǎn)生是基于馬赫增德爾調(diào)制器對射頻輸入電壓的非線性響應(yīng)，而該射頻輸入是由馬赫增德爾調(diào)制器的輸出光經(jīng)過光纖延遲后再經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換，并經(jīng)寬帶微波放大器放大后的延遲反饋電信號。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求I所述之基于非線性光電延遲振蕩器的二進(jìn)制真隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述單模光纖的長度一般為幾米到幾十米。
4.實現(xiàn)權(quán)利要求I所述之基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述寬帶微波放大器工作頻率范圍一般為幾十kHz到幾十GHz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于非線性光電延遲振蕩器的高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼產(chǎn)生裝置。通過將馬赫增德爾調(diào)制器的輸出光經(jīng)過一段單模光纖傳輸?shù)玫窖訒r后由光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)由寬帶微波放大器獲得一定增益后反饋回馬赫增德爾調(diào)制器的射頻輸入端口，從而構(gòu)成光電延遲振蕩環(huán)路，利用馬赫增德爾調(diào)制器對射頻輸入電壓的非線性響應(yīng)，只需調(diào)節(jié)可調(diào)光衰減器，控制輸入到馬赫增德爾調(diào)制器的光功率，或者調(diào)節(jié)光電延遲振蕩環(huán)路的鏈路增益，就能實現(xiàn)光電振蕩器的混沌輸出，再利用該混沌信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器實現(xiàn)高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼序列，因此得到了一種控制方法簡單、且能利用現(xiàn)有常用的商用器件實現(xiàn)的高速二進(jìn)制真隨機(jī)碼序列。
文檔編號H04L9/00GK102624365SQ201210043569
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉新開, 朱宏娜, 李念強(qiáng), 江寧, 潘煒, 鄒喜華, 項水英 申請人:西南交通大學(xué)