專利名稱：一種能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器、激光混沌領(lǐng)域，尤其是能隱藏混沌時(shí)延的混沌信號產(chǎn)生技術(shù)。
背景技術(shù)：
垂直腔面發(fā)射激光器是激光混沌保密通信系統(tǒng)的及其具有競爭力的混沌光源之一。目前，混沌時(shí)間序列分析技術(shù)日趨完善，對于常規(guī)的激光混沌載波信號，若竊聽者能準(zhǔn)確得到混沌信號的反饋時(shí)延特征，則可以通過相空間重構(gòu)等時(shí)間序列分析技術(shù)對混沌信號進(jìn)行重構(gòu)，從而降低了通信系統(tǒng)的安全性，因此，產(chǎn)生能夠隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌載波信號成為一個(gè)極有吸引力的研究熱點(diǎn)。就目前的研究進(jìn)展而言，主要是通過減小反饋強(qiáng)度，或者利用雙反饋，以及調(diào)節(jié)反饋時(shí)延與弛豫震蕩周期的關(guān)系，來隱藏激光混沌信號的反饋時(shí)延。需要得指出的是當(dāng)反饋強(qiáng)度較小時(shí)，盡管能隱藏激光混沌載波信號的時(shí)延特征，但是激光混沌信號的復(fù)雜度又會降低，從另一方面又威脅了混沌同步通信系統(tǒng)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種在較大反饋條件下也能實(shí)現(xiàn)隱藏反饋時(shí)延的激光混沌信號產(chǎn)生裝置。本發(fā)明的目的是通過如下手段來實(shí)現(xiàn)的。一種能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器的輸出信號經(jīng)過由分束器A、分束器B、可調(diào)偏振片、平面鏡A、中性密度濾波器、平面鏡B、光隔離器構(gòu)成的環(huán)形反饋腔，通過合理調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度以及可調(diào)偏振片的角度，控制得到能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號輸出；處理步驟包括 由含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的輸出信號，先后經(jīng)過分束器A和分束器B，經(jīng)過分束器B后的兩束光，其中一束傳送到光電探測，另外一束進(jìn)入到達(dá)可調(diào)偏振片，通過偏振片后，該光束兩個(gè)線性偏振態(tài)透射的光功率發(fā)生改變，然后先后經(jīng)過平面鏡 A使得光路發(fā)生改變，再經(jīng)過中性密度濾波器改變光強(qiáng)度，然后再經(jīng)過平面鏡B后再次改變光路，經(jīng)過光隔離器后再次回到分束器A，反饋回垂直腔面發(fā)射激光器。經(jīng)過以上設(shè)計(jì)后，通過合理地調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度及可調(diào)偏振片的角度，并采用自相關(guān)函數(shù)法對激光器輸出混沌信號進(jìn)行分析，在反饋時(shí)延附近沒有明顯極值出現(xiàn)。只要合理地調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度，使得垂直腔面發(fā)射激光器輸出混沌信號，然后，在調(diào)節(jié)可調(diào)偏振片的角度， 即能實(shí)現(xiàn)即使在較大反饋強(qiáng)度條件下的時(shí)延特征隱藏。本發(fā)明裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)在不降低反饋強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，生成的激光混沌信號能夠隱藏其反饋延時(shí)特征，增強(qiáng)了基于垂直腔面發(fā)射激光器的混沌同步通信系統(tǒng)的安全性。


如下圖1.本發(fā)明裝置的系統(tǒng)框圖。
圖2.可調(diào)偏振片的角度為θρ = 0°時(shí)激光器輸出信號時(shí)序圖。圖3.可調(diào)偏振片的角度為θρ = 0°時(shí)激光器輸出信號自相關(guān)函數(shù)圖。圖4.可調(diào)偏振片的角度為θρ = 90°時(shí)激光器輸出信號自相關(guān)函數(shù)圖。圖5.可調(diào)偏振片的角度為eD = 40°時(shí)激光器輸出信號自相關(guān)函數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明裝置由一個(gè)含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器，兩個(gè)分束器，一個(gè)可調(diào)偏振片，兩個(gè)平面鏡，一個(gè)中性密度濾波器，一個(gè)光隔離器，和一個(gè)光電探測器構(gòu)成。在圖1中，垂直腔面發(fā)射激光器的工作波長為λ = 850nm，工作電流為1. 5倍的閾值電流，輸出信號的兩個(gè)線偏振模式分別定義為XP，YP，強(qiáng)度可表示為Ix,y= |Ex,y(t) I2， 輸出信號的總強(qiáng)度為It = |Ex(t) |2+|Ey(t) I2，其中Ex (t)代表XP的幅度，Ey (t)代表YP的幅度。我們假定當(dāng)可調(diào)偏振片的能讓全部的XP光通過而YP的光完全無法通過時(shí)的角度為 θρ = 0°，相反，若只有YP光能全部通過而XP光無法通過時(shí)，可調(diào)偏振片的角度定義為θρ =90°，而該角度可在θρ = 0°到θρ = 90°之間任意可調(diào)。假定可調(diào)偏振片的角度設(shè)置為任一 θ ρ，則垂直腔面發(fā)射激光器的輸出信號環(huán)形反饋腔后注入到兩個(gè)偏振模式的光分量在數(shù)學(xué)上可以表示為Exf = [Ex (t" τ ) cos ( θ p) +Ey (t-τ ) sin ( θ p) ] cos ( θ p) (1)Exf = [Ex (t- τ ) cos ( θ p) +Ey (t- τ ) sin ( θ p) ] sin ( θ p) (2)其中，τ代表反饋延時(shí)。自相關(guān)函數(shù)分析法是用于分析混沌信號時(shí)間延遲特性的常用方法之一，對于垂直腔面發(fā)射激光器輸出的混沌信號進(jìn)行自相關(guān)分析，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下
< [IT(t+AQ- <IT(t+At) >][IT(ty < IT(t) >] >Ct(AZ)= 了’ (3)
yj< [IT(t+At)- <IT(t + At) >] χ [IT(t)~ < IT(t) >] >其中<·>表示求平均值。如果在自相關(guān)函數(shù)中，在反饋時(shí)延τ =3ns附近存在明顯的極值，則說明無法隱藏時(shí)延特征。相反，如果在時(shí)延附近沒有明顯地峰值，那么反饋時(shí)延特征就得到了很好的隱藏。下面以反饋強(qiáng)度選擇為Y = ΙΟη Γ1，反饋延時(shí)為τ = 3ns為參量，改變可調(diào)偏振片的角度，舉例分析不同可調(diào)偏振片的角度對輸出混沌信號時(shí)間延遲隱藏特征的影響。如圖2所示，當(dāng)θρ = 0°時(shí)，即常規(guī)的XP反饋，輸出信號為混沌信號。通過對該信號做自相關(guān)分析，從圖3可以看出，由于反饋強(qiáng)度值較大，在反饋延時(shí)τ =3ns附近存在明顯的極大值，因而可以從時(shí)間序列中準(zhǔn)確地提取出反饋時(shí)延特征，不利于激光混沌通信系統(tǒng)的安全性。而當(dāng)θρ = 90°，即常規(guī)的YP反饋，從圖4中可以看出，這種反饋也無法隱藏反饋時(shí)延特征。但是，當(dāng)我們合適地調(diào)節(jié)可調(diào)偏振片的角度在θρ = 40°時(shí)，從圖5可以看出，自相關(guān)函數(shù)在τ = 3ns附近不存在峰值，很好地隱藏了反饋時(shí)延特征。也就是說，只要合理地選擇可調(diào)偏振片的角度，即使在較大的反饋強(qiáng)度條件下，也能實(shí)現(xiàn)混沌信號反饋時(shí)延特征的隱藏。綜合以上陳述，本發(fā)明具有如下特征1).在垂直腔面發(fā)射激光器的環(huán)形反饋腔
4中引入了可調(diào)偏振片；2).通過調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度和可調(diào)偏振片的角度，即使在較大反饋強(qiáng)度條件下，也可實(shí)現(xiàn)激光混沌信號的時(shí)延特征的隱藏，有利于提高基于垂直腔面發(fā)射激光器的混沌通信系統(tǒng)的安全性。 以上所陳述的僅僅是本發(fā)明裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明裝置實(shí)質(zhì)的前提下，在實(shí)際實(shí)施中可以做出若干更改(比如改變注入電流的大小，改變反饋強(qiáng)度，改變反饋延時(shí))也應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，垂直腔面發(fā)射激光器的輸出信號經(jīng)過由分束器A、分束器B、可調(diào)偏振片、平面鏡A、中性密度濾波器、平面鏡 B、光隔離器構(gòu)成的環(huán)形反饋腔，通過合理調(diào)節(jié)反饋強(qiáng)度以及可調(diào)偏振片的角度，控制得到能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號輸出；處理步驟包括由垂直腔面發(fā)射激光器產(chǎn)生的輸出信號，先后經(jīng)過分束器A和分束器B，經(jīng)過分束器B后的兩束光，其中一束傳送到光電探測，另外一束進(jìn)入到達(dá)可調(diào)偏振片，通過偏振片后，該光束兩個(gè)線性偏振態(tài)透射的光功率發(fā)生改變，然后先后經(jīng)過平面鏡A使得光路發(fā)生改變，再經(jīng)過中性密度濾波器改變光強(qiáng)度，然后再經(jīng)過平面鏡B后再次改變光路，經(jīng)過光隔離器后再次回到分束器A，反饋回垂直腔面發(fā)射激光器。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述之能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，在由分束器A、分束器B、平面鏡A、中性密度濾波器、平面鏡B、光隔離器構(gòu)成的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器的環(huán)形反饋腔中分束器B和平面鏡A之間設(shè)置一可調(diào)偏振片。
3.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述之能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述激光器為含可調(diào)偏振片的環(huán)形反饋腔垂直腔面發(fā)射激光器。
4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述之能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述可調(diào)偏振片的角度范圍為0°到90°之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能隱藏反饋時(shí)延特征的激光混沌信號產(chǎn)生裝置。通過在垂直腔面發(fā)射激光器的環(huán)形反饋腔中引入可調(diào)偏振片，即使在較大反饋強(qiáng)度下，只要合理地調(diào)節(jié)可調(diào)偏振片的角度，也能成功地隱藏激光混沌信號的反饋時(shí)延特征。本發(fā)明裝置在保證了產(chǎn)生激光混沌信號的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了在較大反饋強(qiáng)度下的混沌載波的時(shí)延隱藏特性，增強(qiáng)了基于垂直腔面發(fā)射激光器的混沌通信系統(tǒng)的安全性。
文檔編號H04L9/00GK102347590SQ20111023684
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者朱宏娜, 江寧, 潘煒, 項(xiàng)水英 申請人:西南交通大學(xué)