[发明专利]基于QCL双路高速自由空间混沌掩藏保密通信方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于QCL双路高速自由空间混沌掩藏保密通信方法及装置，属于自由空间光通信技术领域；提供一种自由空间高速中红外混沌激光保密通信方法的改进方案；技术方案为：在发射端搭建互耦合量子级联激光器系统，两发射激光器在波长失谐范围内产生双路不相关的宽带中红外混沌信号；两路中红外混沌信号分别单向强光注入令发射激光器与接收激光器同步，两接收激光器输出的中红外混沌激光为C_R1(t),C_R2(t)；在两发射端输出混沌载波中加入m₁(t),m₂(t)，消息m₁(t),m₂(t)被掩藏在混沌载波中，在两接收端利用接收激光器的混沌滤波作用，把消息解调出来，实现自由空间混沌激光保密通信。

技术领域

本发明属于自由空间光通信技术领域，涉及自由空间中红外混沌掩藏保密通信的方法及装置；具体为一种基于QCL的双路高速自由空间混沌掩藏保密通信方法及装置。

背景技术

自由空间激光通信在地面战场、天地通信中具有重大的应用需求(InternationalJournal of Optics,Vol.2015,pp.1-7,2015)。与光纤通信及其他有线通信相比，自由空间激光通信具有灵活性强、高保密性、运行成本低、易于推广等优点。因此自由空间激光通信可广泛应用于国家电磁安全苛求或敏感行业、智能矿山、车联网、空天信息化等领域。作为保障信息安全的第一重防护，信息传输的安全性尤为重要。

混沌激光保密通信是近20年来发展起来的一种有望用于高速信息安全传输的保密通信技术，将信息掩藏到类噪声的宽带混沌光上，结合混沌同步的滤波特性实现信息解调的一种通信方式，能用于自由空间激光保密传输。目前，制约自由空间混沌光通信发展的瓶颈是缺少适合大气传输、受天气影响小的宽带混沌光源。现有近红外波段的混沌激光在自由空间传输时受大气传输损耗和天气的影响大，同步性被弱化无法实现混沌同步。而3-5μm,8-14μm波段的中红外激光处于大气传输窗口且大气衰减低，对大气扰动具有很高的耐受性，可以维持很高的同步性从而保证信息的解调质量。

因此，提出利用量子级联激光器作为自由空间混沌激光保密通信的光源。与普通半导体激光器相比，量子级联激光器不存在弛豫振荡，有望产生高宽带混沌信号。但目前仅存在利用光反馈量子级联激光产生的低频起伏信号作为混沌源进行单路通信的验证，实现了速率为0.5Mbit/s的单路通信传输，无法满足高速通信需求(Nature Communications,Vol.12,No.1,pp.1-8,2021.)。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种基于QCL双路高速自由空间混沌掩藏保密通信方法及装置。采用互耦合量子级联激光器产生的两路不相关的混沌信号作为混沌源，通过调控激光器失谐频率，可以产生宽带的混沌信号，可实现传输速率为Gbit/s的信息传输。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

基于QCL双路高速自由空间混沌掩藏保密通信方法，包括以下步骤：

步骤一：通过两激光器互耦合产生宽带混沌信号C_T1(t)，C_T2(t)。

步骤二：分别将双路模拟信号加载到两信息加载激光器的电流上，获得中红外光信号m₁(t)，m₂(t)。

步骤三：通过单向强光注入令第一发射激光器与第一接收激光器混沌同步，第二发射激光器与第二接收激光器混沌同步，两支接收激光器输出的混沌激光分别为C_R1(t)，C_R2(t)。