專利名稱：一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混沌、光纖通信和半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，尤其是一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，適用于多信息的同時(shí)雙向并行保密傳輸。
背景技術(shù)：
基于互注入半導(dǎo)體激光器的混沌同步通信具有同時(shí)雙向傳輸特性、高保密性，而多延時(shí)互注入半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)多信道混沌同步通信的優(yōu)選系統(tǒng)之一，其中關(guān)鍵問題在于多延時(shí)互注入條件下穩(wěn)定高品質(zhì)的混沌同步的實(shí)現(xiàn)。關(guān)于多延時(shí)互注入系統(tǒng)的同步近期女臺(tái)有 艮道(A. Englert，W. Kinzel，et al. Zero lag synchronization of chaotic systems with time delayed couplings， Physic Review Letters 104，114102，2010 ； Μ. Zigzag,Μ. Butkovshi,A. Englert,etal. Zero-lag synchronization and multiple time delays in two coupled chaotic systems, Physics Review E 81，036215，2010)，但其混沌同步要求反饋參量和互注入?yún)⒘繚M足嚴(yán)格數(shù)學(xué)關(guān)系，且產(chǎn)生的混沌信號(hào)是低頻振蕩混沌信號(hào)，同步品質(zhì)在混沌信號(hào)強(qiáng)度下降的時(shí)間內(nèi)會(huì)降低，很難應(yīng)用于信息的傳輸，這些因素嚴(yán)重限制了基于多延時(shí)互注入系統(tǒng)的混沌同步通信的實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有技術(shù)的不足和擬采用系統(tǒng)技術(shù)的固有優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，為更復(fù)雜的混沌網(wǎng)絡(luò)通信提供一種雛形系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過如下手段來實(shí)現(xiàn)的。一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，由一個(gè)工作在混沌狀態(tài)的外腔半導(dǎo)體激光器、兩個(gè)通過η條雙向光纖支路連接的互注入半導(dǎo)體激光器、光纖、耦合器、光隔離器、光環(huán)形器、光電檢測(cè)器以及調(diào)制解調(diào)器組成；包含如下的處理步驟外腔激光器被視為驅(qū)動(dòng)激光器DSL，其輸出的混沌光被均勻地分成兩部分，分別通過兩條相同單向光纖支路注入到激光器SLl和SL2中；所述的激光器SLl和SL2之間由η條不同延時(shí)的雙向鏈路連接；調(diào)節(jié)單向支路的注入強(qiáng)度，使其注入-鎖定效應(yīng)足夠強(qiáng)，驅(qū)使SLl和SL2的輸出之間達(dá)到實(shí)時(shí)混沌同步；基于此，在所述的每條雙向支路兩端對(duì)SLl和SL2產(chǎn)生的混沌載波進(jìn)行外部調(diào)制，可將2η個(gè)信息加載到混沌載波中；相應(yīng)地，在每條雙向支路兩端利用SLl和SL2產(chǎn)生的混沌載波對(duì)接收的已調(diào)混沌載波進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)，可同時(shí)解調(diào)出2η個(gè)信息；從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單SL結(jié)構(gòu)中的多信道混沌通信。經(jīng)過如上的設(shè)計(jì)后，用相同的外部混沌光對(duì)多延時(shí)互注入半導(dǎo)體激光器實(shí)施單向注入，利用該注入的注入-鎖定效應(yīng)，可獲得穩(wěn)定高品質(zhì)的實(shí)時(shí)混沌同步；在每條雙向支路兩端將信息加載至多延時(shí)互注入激光器產(chǎn)生的混沌載波中，可實(shí)現(xiàn)多信息的同時(shí)雙向傳輸，即在簡(jiǎn)單SL結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)多信道混沌同步通信。在實(shí)際使用上本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)操作簡(jiǎn)單，只需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)單向支路
3的注入強(qiáng)度，即可方便地實(shí)現(xiàn)多延時(shí)互注入激光器系統(tǒng)的實(shí)時(shí)混沌同步；(2)由于引入了額外的注入-鎖定效應(yīng)，本發(fā)明中的混沌同步具有優(yōu)越的噪聲魯棒性，參數(shù)失配魯棒性以及頻率失諧容忍性；(3)具有多信息同時(shí)雙向傳輸?shù)墓δ埽瑸槎嘈诺阑煦缤酵ㄐ砰_辟了一種新的方式，也為實(shí)現(xiàn)混沌通信網(wǎng)絡(luò)提供了一種可行的系統(tǒng)方案。


如下圖1本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。圖2(a)本發(fā)明系統(tǒng)中實(shí)時(shí)混沌同步品質(zhì)隨單向支路注入強(qiáng)度和多延時(shí)互注入強(qiáng)度的變化關(guān)系，這里雙向支路1和雙向支路2的互注入強(qiáng)度取相同；(b)特定單向注入條件下，實(shí)時(shí)混沌同步品質(zhì)與多延時(shí)互注入強(qiáng)度的關(guān)系。圖3本發(fā)明系統(tǒng)的多信道混沌同步通信過程；(a) SLl (第一行)和SL2 (第二行) 的輸出強(qiáng)度；(b) SLl端通過雙向支路1傳輸?shù)男畔n (第一行)和通過雙向支路2傳輸?shù)男畔12 (第二行)；(c) SL2端通過雙向支路1傳輸?shù)男畔21 (第一行)和通過雙向支路2 傳輸?shù)男畔22 (第二行)；(d)SLl端雙向支路1和2上的已調(diào)混沌載波Pllm(t)(第一行)和 P12m(t)(第二行)；(e)SL2端雙向支路1和2上的已調(diào)混沌載波P21m(t)(第一行)和P22m (t) (第二行)；(f)SLl從雙向支路1和2解調(diào)出的信息m' 21(第一行)和m' 22(第二行)； (g)SL2從雙向支路1和2解調(diào)出的信息m' n (第一行)和m' 12 (第二行)；單向支路注入強(qiáng)度取值為eOns、雙向支路1和雙向支路2的互注入強(qiáng)度都為Sns—1，對(duì)應(yīng)的互注入延時(shí)分別為5ns和10ns。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)激光器DSL，多延時(shí)互注入激光器SLl和SL2，外部光調(diào)制器M，光電檢測(cè)器PD，解調(diào)器D，光纖鏈路，光耦合器0C，光隔離器OI以及光環(huán)形器組成。在圖1中，適當(dāng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)激光器DSL的外部反射鏡R的反射率和位置，可使DSL工作在混沌狀態(tài)。兩多延時(shí)互注入激光器SLl和SL2通過η條雙向光纖支路連接，在DSL輸出的單向驅(qū)動(dòng)下，SLl和SL2能很容易地工作在混沌狀態(tài)，同時(shí)在該單向驅(qū)動(dòng)的注入-鎖定效應(yīng)作用下，對(duì)稱注入的SLl和SL2之間可以很容易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)混沌同步。在所述的每條雙向支路的兩端，采用一個(gè)調(diào)制/解調(diào)模塊將待傳送的信息調(diào)制到混沌載波中，同時(shí)從接收到的混沌載波中解調(diào)出對(duì)面激光器通過該支路傳送的信息。所有信息的調(diào)制都采用混沌調(diào)制方式，雙向支路X上的信息調(diào)制的數(shù)學(xué)描述為SLl端信息mlx的調(diào)制SL1通過雙向支路X傳向SL2的已調(diào)混沌載波為Pixm (t) = P1W [l+5lxmlx(t)] (1)SL2端信息m2X的調(diào)制SL2通過雙向支路X傳向SLl的已調(diào)混沌載波為P2xm (t) = P2 (t) [l+52Xm2X(t)] (2)SLl端信息m2X的解調(diào)SL1從雙向支路X解調(diào)出的信息為
權(quán)利要求
1.一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，由一個(gè)工作在混沌狀態(tài)的外腔半導(dǎo)體激光器、兩個(gè)通過η條雙向光纖支路連接的互注入半導(dǎo)體激光器、光纖、光耦合器、光隔離器、光環(huán)形器、光電檢測(cè)器以及調(diào)制解調(diào)器組成；包含如下的處理步驟外腔激光器被視為驅(qū)動(dòng)激光器DSL，其輸出的混沌光被均勻地分成兩部分，分別通過兩條相同單向光纖支路注入到激光器SLl和SL2中；所述的激光器SLl和SL2之間由η條不同延時(shí)的雙向鏈路連接；調(diào)節(jié)單向支路的注入強(qiáng)度，使其注入-鎖定效應(yīng)足夠強(qiáng)，驅(qū)使SLl和SL2的輸出達(dá)到實(shí)時(shí)混沌同步；基于此，在所述的每條雙向支路兩端對(duì)SLl和SL2產(chǎn)生的混沌載波進(jìn)行外部調(diào)制，可將2η個(gè)信息加載到混沌載波中；相應(yīng)地，在每條雙向支路兩端利用SLl和SL2產(chǎn)生的混沌載波對(duì)接收的已調(diào)混沌載波進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)，可同時(shí)解調(diào)出2η個(gè)信息；從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 SL結(jié)構(gòu)中的多信道混沌通信。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述之一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，其特征在于，使用相同的外部混沌光信號(hào)對(duì)兩多延時(shí)互注入激光器實(shí)施單向注入，在兩多延時(shí)互注入激光器之間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高品質(zhì)的實(shí)時(shí)混沌同步。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述之一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，其特征在于，每條互注入光纖支路上均可實(shí)現(xiàn)同時(shí)雙向的信息傳送，通過η條雙向支路連接的半導(dǎo)體激光器之間可同時(shí)傳送2η個(gè)信息。
4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述之一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)，其保護(hù)范圍在于，所有使用同一系統(tǒng)對(duì)多延時(shí)互注入混沌系統(tǒng)實(shí)施單向注入，實(shí)現(xiàn)多延時(shí)互注入混沌系統(tǒng)的同步和通信，以及基于此的各種信號(hào)處理都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多信道混沌同步通信系統(tǒng)。一工作在混沌狀態(tài)的半導(dǎo)體激光器的輸出被均勻地分為兩部分，分別由兩條相同的單向光纖支路注入到兩個(gè)由n條不同延時(shí)的雙向光纖支路連接的互注入激光器中；在單向注入的注入-鎖定效應(yīng)作用下，所述的兩多延時(shí)互注入激光器之間可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高品質(zhì)的混沌同步；基于此，每個(gè)互注入激光器可同時(shí)發(fā)送n個(gè)并接收n個(gè)信息，從而實(shí)現(xiàn)多信道混沌同步通信。本發(fā)明在簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的多延時(shí)互注入系統(tǒng)中很容易地實(shí)現(xiàn)了混沌同步，解決了傳統(tǒng)多延時(shí)互注入系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)同步需要注入和反饋滿足嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系的疑難；而且，本發(fā)明支持兩個(gè)激光器之間的多信息同時(shí)雙向傳輸，對(duì)實(shí)現(xiàn)混沌網(wǎng)絡(luò)通信具有指導(dǎo)意義。
文檔編號(hào)H04L9/00GK102347832SQ20111023686
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者楊磊, 江寧, 潘煒, 項(xiàng)水英 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)