[发明专利]一种宽带白混沌的产生方法以及装置

说明书

本发明属于混沌通信载波技术领域，具体为一种宽带白混沌的产生方法以及装置，解决了传统白混沌产生装置结构复杂、成本较高、产生得白混沌带宽单一、可调性不高的问题，所述方法利用VCSEL混沌发生器输出总混沌信号，将总混沌信号经过偏振分束器分为两路光信号，将两路偏振状态调为一致且光频差调在10~20GHz之间，再对两路进行拍频，将拍频之后的光信号分为功率强度相等的两路，再经过相等的光程对两路光信号进行平衡探测，将差值信号转换为电信号。所述装置包括VCSEL混沌发生器、偏振分束器、第一、二偏振光检测器、可调谐偏振控制器、2ⅹ2光纤耦合器和平衡探测器。本发明所述装置结构简单，设备成本较低，而且通过所述方法能实现宽带白混沌带宽调节。

技术领域

本发明属于混沌通信载波技术领域，具体为一种宽带白混沌的产生方法以及装置。

背景技术

混沌由于其类噪声、伪随机、宽频谱等特性被广泛应用于混沌保密通信（Nature437.7066:343-346.和Physical Review Letters 100.19:194101.）、随机数的产生（Nature Photonics 2.12:728-732. 和Optics Express, 21(17): 20452-20462）、光纤传感与测量（Optics Express 26.6:6962-6972.2018和Optics Express 26.13:17597-.2018）、混沌激光雷达（Electronics Letters 40.2:91.2004和IEEE Journal of QuantumElectronics 40.6:815-820.2004）、密钥分发（Physical Review Letters 108.7:070602.和Optics Express 21.15:17869.）等研究领域。半导体激光器因其结构简单而被广泛应用于混沌信号生成（Optics Letters 19.24:2056.1994），半导体激光混沌的产生方式有光注入（Applied Physics Letters 64.26:3539-3541.1994）、光反馈（Physical ReviewLetters 55.17:1711-1714.1985）、光电反馈（IEEE Journal of Quantum Electronics37.3:0-336.2001）。

外腔反馈半导体激光器就是通过光反馈来产生混沌信号的，但其产生的混沌信号有弛豫振荡、反馈时延两个特征。弛豫振荡导致混沌信号的有效带宽受限，限制了通信的速率，反馈时延降低混沌保密通信的安全性。为此很多人在增大带宽提高混沌信号速率，以及抑制时延特征的方案上做了很多工作。

混沌信号通过光注入的方式产生，可以增大混沌带宽，如太原理工大学课题组利用非锁定式光注入的方法实现了17GHz的混沌带宽增强（IEEE Photonics TechnologyLetters, 20(19):1633-1635.），日本的Atsushi Uchida同样利用非锁定式光注入的方式实现了12GHz的混沌带宽增强（Optics Express,17(22):19536-43.）。但是光注入进行带宽增强仍然不能完全解决其带宽受限于弛豫振荡的问题。为此，需要增添后处理的过程来实现减弱甚至消除弛豫振荡特征，太原理工大学课题组利用光纤环振荡器实现了平坦度+1.5dB，带宽为26.5GHz的宽带混沌光（Applied Physics Letters, 102(3):031112.），太原理工大学课题组利用延时自干涉方法得到（Optics Express, 2013, 21(7): 8701-8710），太原理工大学课题组在延时自干涉的基础上利用光外差法得到了消除时延特征，频谱平坦的白混沌信号（arXiv preprint arXiv: 1401.6620, 2014）。