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外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析

张继兵 张建忠 杨毅彪 梁君生 王云才

外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析

张继兵, 张建忠, 杨毅彪, 梁君生, 王云才
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  • 利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数熵源,详细研究了混沌源外腔长度对500 Mbit/s随机数特性的影响.研究表明: 在单路混沌源情况下,外腔反馈引起的谐振会使产生的随机序列具有弱周期性,且当外腔反馈时间与采样时间的比值为整数时,产生序列的随机性最差,仅能通过NIST统计测试2,3项;在两路混沌源情况下,当混沌源的外腔长不相等且不成比例时,通过两路异或处理可消除由外腔反馈引起的弱周期性,产生的随机序列能够通过NIST的全部统计测试项.
    • 基金项目: 国家自然科学基金专项基金(批准号: 60927007), 量子光学与光量子器件国家重点实验室开放课题(批准号: 200903) 资助的课题.
    [1]

    NIST Special Publication 800-22,http: //csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/rng/documentation_software.html, 2001

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    Petrie C S, Connelly J A 2000 IEEE Trans. Circuits Syst. Ⅰ 47 615

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    D 2008 Phys. Rev. Lett. 100 194101

    [4]

    Bucci M, Germani L, Luzzi R, Trifiletti A, Varanonuovo M 2003 IEEE Trans. Computers 52 403

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    Liao J, Liang C, Wei Y J,Wu L A, Pan S H 2001 Acta Phys. Sin. 50 467 (in Chinese) [廖 静、 梁 创、 魏亚军、 吴令安、 潘少华 2001 物理学报 50 467]

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    Feng M M, Qin X L, Zhou C Y, Xiong L, Ding L E 2003 Acta Phys. Sin. 52 72 (in Chinese) [冯明明、 秦小林、 周春源、 熊 利、 丁良恩 2003 物理学报 52 72]

    [7]

    Huang Z, Zhou T, Bai G Q, Chen H Y 2004 Chinese Journal of Semiconductors 25 333 (in Chinese) [黄 谆、 周涛、 白国强、 陈弘毅 2004 半导体学报 25 333]

    [8]

    Zhou Q,Hu Y,Liao X F 2008 Acta Phys. Sin. 57 5413 (in Chinese) [周 庆、 胡 月、 廖晓峰 2008 物理学报 57 5413]

    [9]

    Bucci M, Germani L, Luzzi R, Trifiletti A, Varanouvo M 2003 IEEE Trans. Computers 52 403

    [10]

    Dynes J F, Yuan Z L, Sharpe A W, Shields A J 2008 Appl. Phys.Lett. 93 031109

    [11]

    Argyris A, Hamacher M, Chlouverakis K E, Bogris A, Syvridis

    [12]

    Argyris A, Syvridis D, Larger L, Annovazzi-Lodi V, Colet P, Fischer I, García-Ojalvo J, Mirasso C R, Pesquera L, Shore K A 2005 Nature 438 343

    [13]

    Lin F Y, Liu J M 2004 IEEE J. Quantum Electron. 40 815

    [14]

    Wang Y C, Wang B J, Wang A B 2008 IEEE Photon. Technol. Lett. 20 1636

    [15]

    Wang Y C, Tang J H, Zhang M J Chinese patent ZL200710062140.1 2007 (in Chinese) [王云才、 汤君华、 张明江 中国发明专利 ZL200710062140.1 2007]

    [16]

    Uchida A, Amano K, Inoue M, Hirano K, Naito S, Someya H, Oowada I, Kurashige T, Shiki M, Yoshimori S, Yoshimura K, Davis P 2008 Nature Photon. 2 728

    [17]

    Hirano K, Amano K, Uchida A, Naito S, Inoue M, Yoshimori S, Yoshimura K, Davis P 2009 IEEE J. Quantum Electron. 45 1367

    [18]

    Reidler I, Aviad Y, Rosenbluh M, Kanter I 2009 Phys. Rev. Lett. 103 024102

    [19]

    Kanter I, Aviad Y, Reidler I, Cohen E, Rosenbluh M 2010 Nature Photon. 4 58

    [20]

    Wang A B, Wang Y C, He H C 2008 IEEE Photon. Technol. Lett. 20 1633

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  • [1] 张建忠, 王安帮, 张明江, 李晓春, 王云才. 反馈相位随机调制消除混沌半导体激光器的外腔长信息. 物理学报, 2011, 60(9): 094207. doi: 10.7498/aps.60.094207
    [2] 梁君生, 武媛, 王安帮, 王云才. 利用频谱仪提取双反馈混沌半导体激光器的外腔长度密钥. 物理学报, 2012, 61(3): 034211. doi: 10.7498/aps.61.034211
    [3] 王永胜, 赵彤, 王安帮, 张明江, 王云才. 大幅度增加弛豫振荡频率来实现毫米级外腔半导体激光器的外腔机制转换. 物理学报, 2017, 66(23): 234204. doi: 10.7498/aps.66.234204
    [4] 赵严峰. 双反馈半导体激光器的混沌特性研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6058-6062. doi: 10.7498/aps.58.6058
    [5] 王云才, 李艳丽, 王安帮, 王冰洁, 张耕玮, 郭 萍. 激光混沌通信中半导体激光器接收机对高频信号的滤波特性. 物理学报, 2007, 56(8): 4686-4693. doi: 10.7498/aps.56.4686
    [6] 孔令琴, 王安帮, 王海红, 王云才. 光反馈半导体激光器产生低频起伏与高维混沌信号及其演化过程. 物理学报, 2008, 57(4): 2266-2272. doi: 10.7498/aps.57.2266
    [7] 颜森林. 交叉相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法. 物理学报, 2010, 59(6): 3810-3816. doi: 10.7498/aps.59.3810
    [8] 王云才, 张耕玮, 王安帮, 王冰洁, 李艳丽, 郭 萍. 光注入提高半导体激光器混沌载波发射机的带宽. 物理学报, 2007, 56(8): 4372-4377. doi: 10.7498/aps.56.4372
    [9] 刘四平, 张玉驰, 张鹏飞, 李刚, 王军民, 张天才. 减反膜外腔半导体激光器特性的研究. 物理学报, 2009, 58(1): 285-289. doi: 10.7498/aps.58.285.1
    [10] 黄毅泽, 李毅, 王海方, 俞晓静, 张虎, 张伟, 朱慧群, 孙若曦, 周晟, 张宇明. 双光纤光栅外腔半导体激光器相干失效研究. 物理学报, 2012, 61(1): 014201. doi: 10.7498/aps.61.014201
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-02-07
  • 修回日期:  2010-03-01
  • 刊出日期:  2010-11-15

外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析

  • 1. 太原理工大学理学院物理系,太原 030024
    基金项目: 

    国家自然科学基金专项基金(批准号: 60927007), 量子光学与光量子器件国家重点实验室开放课题(批准号: 200903) 资助的课题.

摘要: 利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数熵源,详细研究了混沌源外腔长度对500 Mbit/s随机数特性的影响.研究表明: 在单路混沌源情况下,外腔反馈引起的谐振会使产生的随机序列具有弱周期性,且当外腔反馈时间与采样时间的比值为整数时,产生序列的随机性最差,仅能通过NIST统计测试2,3项;在两路混沌源情况下,当混沌源的外腔长不相等且不成比例时,通过两路异或处理可消除由外腔反馈引起的弱周期性,产生的随机序列能够通过NIST的全部统计测试项.

English Abstract

参考文献 (20)

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