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一种新型的双向长距离光纤混沌保密通信系统性能研究 |
刘宇然, 吴正茂, 吴加贵, 李萍, 夏光琼 |
西南大学物理科学与技术学院, 重庆 400715 |
A new type of bidirectional long distance optical fiber chaotic secure communication system |
Liu Yu-Ran, Wu Zheng-Mao, Wu Jia-Gui, Li Ping, Xia Guang-Qiong |
School of Physical Science and Technology, Southwest University, Chongqing 400715, China |
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摘要: 基于两个在驱动混沌信号注入下的响应半导体激光器之间的混沌同步, 提出了一种新型的可实现信息双向、长距离保密传输的系统, 并建立了相应的理论模型. 利用该理论模型, 研究了系统的双向传输性能、安全性能以及系统性能随传输距离的变化. 结果表明: 两个响应激光器在受到发自同一驱动混沌激光器的混沌光注入下, 其混沌输出虽然与注入混沌信号相差很大, 但两个响应激光器的混沌输出却能实现非常好的无时间延迟的等时同步; 对窃听者可能获取信息的各个途径进行了考察, 结果显示该系统具有很好的安全性; 采用普通单模光纤作为传输信道, 信息经过50 km传输后, 解调信息Q因子可达到6以上; 采用色散位移光纤, 信息经过200 km的传输, 解调信息Q因子还可达6以上.
关键词:
半导体激光器
混沌同步
双向通信
光纤
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Abstract: Based on the chaotic synchronization of two response semiconductor lasers (RLs) under the injection from a common chaotic signal of a drive laser (DL), a new type of secure communication system, which allows bidirectional and long-distance information transmissions, is proposed. A corresponding theoretical model is established to study the bidirectional transmission performance, security performance and the system performance under different transmission distances. The results show that when two RLs receive chaotic light injected from a DL, the chaotic outputs of two RLs achieve a fairly good isochronal synchronization without any time delay, while there is a big difference between the signals of RLs and the signal of DL; the system owns high security level after having analyzed the various ways from which eavesdropper may obtain message; if the ordinary single mode optical fiber is used as a transmission channel, the Q factor of decoded message can reach more than 6 after a propagation over 50km; if the dispersion-shifted fiber is employed, the Q factor of decoded message can still reach more than 6 after a propagation over 200km.
Keywords:
semiconductor laser
chaotic synchronization
bidirectional communication
optical fiber
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收稿日期: 2011-05-17
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PACS: |
42.55.Px
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(Semiconductor lasers; laser diodes)
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05.45.Vx
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(Communication using chaos)
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基金: 国家自然科学基金(批准号:60978003, 61078003, 61178011, 11004161),重庆市自然科学基金(批准号: 2010BB9125)和西南大学中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: XDJK2009B010, XDJK2010C021)资助的课题. |
References
[1] | Pecora L M, Caroll T L 1990 Phys. Rev. Lett. 64 821
|
[2] | Argyris A, Syvridis D, Larger L, Annovazzi-Lodi V, Colet P, Fischer I, Garcia-Ojalvo J, Mirasso C R, Pesquera L, Shore K A 2005 Nature 438 343
|
[3] | Lang R, Kobayashi K 1980 IEEE J. Quantum Electron. QE-16 347
|
[4] | Yan S L, Chi Z Y, Chen W J 2004 Sci. Chin. E. Inf. Sci. 34 467(in Chinese) [颜森林, 迟泽英, 陈文建 2004 中国科学 E辑 信息科学 34 467]
|
[5] | Liu H J, Feng J C 2009 Acta Phys. Sin. 58 1484 (in Chinese) [刘慧杰, 冯久超 2009 物理学报 58 1484]
|
[6] | Liu J, Wu Z M, Xia G Q 2009 Opt. Express 17 12619
|
[7] | Klein E, Gross N, Kopelowitz E, Rosenbluh M, Khaykovich L, Kinzel W, Kanter I 2006 Phys. Rev. E 74 046201
|
[8] | Vicente R, Mirasso C R 2007Opt. Lett. 32 403
|
[9] | Zhang W L, Pan W, Luo B, Zou X H, Wang M Y, Zhou Z 2008 Opt. Lett. 33 237
|
[10] | Deng T, Xia G Q, Cao L P, Chen J G, Lin X D,Wu Z M 2009 Opt. Commun. 282 2243
|
[11] | Cao L P, Xia G Q, Deng T, Lin X D, Wu Z M 2010 Acta Phys. Sin. 59 5541 (in Chinese) [操良平, 夏光琼, 邓涛, 林晓东, 吴正茂 2010 物理学报 59 5541]
|
[12] | Uchida A, McAllister R, Roy R 2004 Phys. Rev. Lett. 93 244102
|
[13] | Yamamoto T, Oowada I, Yip H, Uchida A, Yoshimori S, Yoshimura K, Muramatsu J, Goto S, Davis P 2007 Opt. Express 15 3974
|
[14] | Agrawal G P 2001 Nonlinear fiber optics(3rd ed) (California: Academic Press) p49
|
[15] | Kanakidis D, Bogris A, Argyris A, Syvridis D 2004 J. Lightwave Technol. 22 2256
|
[1]
|
杨佩龙, 戴世勋, 易昌申, 张培晴, 王训四, 吴越豪, 许银生, 林常规. 中红外色散平坦硫系光子晶体光纤设计及性能研究[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 014210.
|
[2]
|
黄莉莉, 方晓惠, 崔元玲, 胡明列, 王清月. 多芯光子晶体光纤优化掺杂分布实现同相位超模输出[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 014204.
|
[3]
|
邢颍滨, 叶宝圆, 蒋作文, 戴能利, 李进延. 高效率掺Tm3+双包层光纤及光纤激光器的研制[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 014209.
|
[4]
|
陈艳, 周桂耀, 夏长明, 侯峙云, 刘宏展, 王超. 具有双模特性的大模场面积微结构光纤的设计 [J]. 物理学报, 2014, 63(1): 014701.
|
[5]
|
韦朴, 周明干, 朱露, 张劲, 王雪峰, 吕东亚, 陈宁, 杨明华, 孙小菡. 螺旋线慢波结构夹持性能测试方法研究[J]. 物理学报, 2013, 62(9): 094401.
|
[6]
|
祝贤, 张心贲, 陈翔, 彭景刚, 戴能利, 李海清, 李进延. 在色散渐减光子晶体光纤中产生超连续谱的实验研究[J]. 物理学报, 2013, 62(9): 094217.
|
[7]
|
娄淑琴, 鹿文亮, 王鑫. 同时测量扭转角度和扭转方向的侧漏光子晶体光纤扭转传感器[J]. 物理学报, 2013, 62(9): 090701.
|
[8]
|
惠战强, 张建国. 基于光子晶体光纤中双抽运四波混频效应的非归零到归零码型转换实验研究[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084209.
|
[9]
|
易昌申, 戴世勋, 张培晴, 王训四, 沈祥, 徐铁峰, 聂秋华. 新型单模大模场红外硫系玻璃光子晶体光纤设计研究[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084206.
|
[10]
|
李申, 马海强, 吴令安, 翟光杰. 全光纤量子通信系统中的高速偏振控制方案[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084214.
|
[11]
|
曹晔, 李荣敏, 童峥嵘. 一种新型高双折射光子晶体光纤特性研究[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084215.
|
[12]
|
娄淑琴, 王鑫, 鹿文亮. 一种新型侧漏型光子晶体光纤的研制及其传输特性研究[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084216.
|
[13]
|
黄丽莲, 齐雪. 基于自适应滑模控制的不同维分数阶混沌系统的同步[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 080507.
|
[14]
|
杨珅, 荣强周, 孙浩, 张菁, 梁磊, 徐琴芳, 詹苏昌, 杜彦英, 冯定一, 乔学光, 忽满利. 基于Michelson干涉仪的高灵敏度光纤高温探针传感器[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084218.
|
[15]
|
马海强, 李泉跃, 汪龙, 韦克金, 张勇, 焦荣珍. 一种高速率、高精度的全光纤偏振控制方法[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 084217.
|
|
|
|