[发明专利]基于QCL双路高速自由空间混沌键控保密通信方法及装置

权利要求书

1.基于QCL双路高速自由空间混沌键控保密通信方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：使用两个量子级联激光器搭建互耦合结构，调节频率失谐、偏置电流与注入比输出两路不相关的混沌信号；

第一发射激光器（1a）发出的光依次经第一聚焦透镜（2a）准直，第一分束镜（3a）分光，其中一部分光经过第一偏振片（4）传输后到达第四分束镜（3b），经第四分束镜（3b）分出的光一部分经第五聚焦透镜（2b）后到达第二发射激光器（1b），另一部分经过第一光隔离器（5a）后到达第二偏振片（6a），同时第二发射激光器（1b）发出的光依次经第五聚焦透镜（2b）准直，第四分束镜（3b）分光，其中一部分光经过第一偏振片（4）传输后到达第一分束镜（3a），经第一分束镜（3a）分束的光一部分经第一聚焦透镜（2a）后到达第一发射激光器（1a），另一部分经过第二光隔离器（5b）后到达第三偏振片（6b）；

通过调节第一偏振片（4）的旋转角度和两量子级联激光器的温度，实现两量子级联激光器注入光路的注入光强度和波长失谐的调控，两发射激光器波长失谐范围在0.12nm~0.22nm，结合两发射激光器偏置电流及两激光器距离间隔的设置，最终产生不同步的双路宽带混沌激光；

步骤二：将上述两激光器作为发射端，通过第一、第二任意波形发生器（7a，7b）分别对应调制第一、第二发射激光器（1a，1b）的偏置电流，将两路数字信号分别加载到第一路和第二路发射激光器中，此时第一路和第二路发射激光器的偏置电流分别为，两激光器经调制后输出的载波混沌信号为；将第一接收激光器（16a）和第二接收激光器（16b）的偏置电流设置为，通过第一发射激光器（1a）单向注入对应的第一接收激光器（16a），通过第二发射激光器（1b）单向注入对应的第二接收激光器（16b），此时两接收激光器输出的混沌信号为，第一路发射激光器输出的混沌信号为，信息通过电流调制加载到混沌信号中，通过电流调制数字信号输出载波混沌信号；

步骤三：包含信息的混沌信号通过自由空间传输至两接收激光器，当数字信号的状态发生变化时，发射激光器和接收激光器偏置电流和受到影响，使发射激光器和接收激光器之间的同步状态发生改变，解调信息时通过对接收激光器的输入端信号和输出端信号做减法来恢复原信息，第一路和第二路信息作差分别为；

将第一发射激光器（1a）的宽带中红外混沌激光依次经第二分束镜（8a）、第三分束镜（12a）和第四聚焦透镜（15a）传输后注入到第一接收激光器（16a）中，要求第一接收激光器（16a）与第一发射激光器（1a）参数一致，通过调整偏振片控制互注入光强，同时控制接收激光器的偏置电流为，第二发射激光器（1b）注入到第二接收激光器（16b），控制第二接收激光器的偏置电流为；

将携带消息的混沌载波信号经第二分束镜（8a）和第二聚焦透镜（9a）传输到第一量子阱红外探测器（10a）；

第一接收激光器（16a）输出的混沌激光，经第四聚焦透镜（15a）、第三分束镜（12a）和第三聚焦透镜（13a）传输到第二量子阱红外探测器（14a）；

当数字信号为高电平时，发射激光器的偏置电流为，接收激光器的偏置电流固定为，导致发射激光器和接收激光器偏置电流参数不一致，此时发射端与接收端混沌不同步；当数字信号为低电平时，发射激光器的偏置电流为，接收激光器的偏置电流固定为，发射激光器和接收激光器偏置电流参数一致，此时发射端与接收端实现混沌同步；在示波器处将携带消息的载波混沌信号与第一接收激光器产生的混沌光做减法，滤波后解调得到加载的消息，得到的解调信息为，；

调制电流小于偏置电流的5%以实现高质量的信息解调；

第一发射激光器（1a）与第一接收激光器（16a）具体采用参数一致的量子级联激光器且其内部无隔离器，第一发射激光器（1a）输出为，第一接收激光器（16a）输出为，当数字信号为即发射与接收两端偏置电流一致时，两混沌信号同步性大于0.9，第二路与第一路情况一致；

所述第一发射激光器与第二发射激光器的波长失谐范围在0.12nm~0.22nm，两激光器互耦合输出不同步的混沌激光。