基于互耦合半导体激光器网络的混沌同步特性研究及其应用

发布时间：2020-10-30 19:15

　　 随着通信与计算机技术的飞速发展,日常生活中对于通信信息安全以及通信速率的要求也不断提高。近些年来,光通信技术不断发展,并且在数据传输速率方面,已经大大超过了基于电子器件的通信。由于半导体激光器(SL)系统可以产生丰富的动力学特性,基于SL的混沌系统在随机数产生,图像加密传输等通信领域具有很大的发展潜力。与此同时,基于光学的多种应用也在不停发展,基于SL的系统在储备池计算,增强学习等领域都取得了较大的成果。在本文中,我们主要的研究内容为:1.研究了基于耦合SL网络的同步特性,发现了在树形拓扑网络结构下,存在着分层混沌同步(HCS)的现象。为了揭示影响HCS质量的因素,利用控制变量方法,分别对激光器的不同参数进行了研究。同时引入了排列熵(PE)作为这一混沌系统输出的复杂度量化指标,并利用互相关函数定量的分析了激光器的参数对于整个网络的同步性能的影响。之后,选取树形网络的三个子节点及其父节点,即一个星形网络,用于产生同步随机比特,并且基于两个用户的下三角矩阵信息协商方法,提出了可应用于三用户的信息协商方法来克服激光器之间不完全匹配造成的不完美的同步问题。2.基于以上的同步随机比特产生器,提出了基于互耦合SL网络的三方密钥分配方法,并将该密钥分配方法用于三方图像加密系统中。之后,对该图像加密系统进行了安全性验证,证明了其安全性和可行性。3.结合国际研究热点,进一步探索了将激光混沌应用于增强学习的潜力,使用TOW模型,研究了激光混沌在多臂赌博机问题探索时的潜在应用,并揭示了激光器系统参数对增强学习的学习速率的影响。之后,研究了SL在迷宫探索问题中的应用,并与传统增强学习算法的学习速率进行对比,验证了混沌SL在增强学习中的作用和优势。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN248.4;O415.5;TN918.4
【部分图文】：

可以得到基于 SL 的 MAB 问题一种解决方案。该方案系统图如图2.9 所示[24]，首先利用单反馈机制，SL 可以产生混沌输出。将该输出通过 PD 后，得

来代表个数。因此，归一化的 PE 的定义为：( ) log ( )( )log( !)p pH pd 值越接近 1 时，时间序列tX 的复杂性就越高。对于互注生以注入时延为周期的时延信息。例如，在一个互耦合的SL 参数与表 3.1 保持一致时，互耦合强度和时延分别取21 输出的 PE 如图 3.2 所示。可以看到，在注入时延 2由于树形网络结构激光器网络是由许多对互耦合的激光树形激光器网络的复杂性量化指标。在本文中使用的采间隔 10pss ，嵌入维度 d 6。

图 3.4 不同 SL 节点间的互相关函数图，inC 和acC (a1-a3)以及1SL ，2SL ，4SL 输出复杂度(b1-b3)随2 的变化趋势，其.1(蓝色)，0.5(红色)以及 0.9(黑色)，在(b1)中的子图表示当1 2 0.9, 0.8时S
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张鹏;;半导体激光器的物理特性分析及研究[J];激光杂志;2018年12期

2 孙胜明;范杰;徐莉;邹永刚;杨晶晶;龚春阳;;锥形半导体激光器研究进展[J];中国光学;2019年01期

3 刘林;;半导体激光器的虚拟实验仿真系统[J];西南师范大学学报(自然科学版);2019年02期

4 刘义鹤;江洪;;半导体激光器器件和材料研究进展[J];新材料产业;2019年04期

5 邓丽;张涛;许博;李亭亭;;冲击电流驱动下半导体激光器的快速响应研究[J];激光与红外;2018年02期

6 ;蓝绿光半导体激光器将国产化[J];半导体信息;2018年01期

7 李鹏;张珩;;基于嵌入式技术的半导体激光器电路设计[J];激光杂志;2018年06期

8 孙淼;申利梅;张腾;陈焕新;;热电冷却半导体激光器的温控策略研究[J];工程热物理学报;2018年07期

9 罗春霞;陈海英;;半导体激光器的实验特性分析及识别[J];激光杂志;2018年10期

10 魏玉花;;具有反射波导结构的半导体激光器[J];激光杂志;2016年11期

相关博士学位论文 前10条

1 薛琛鹏;基于混沌半导体激光器的保密通信技术研究[D];电子科技大学;2019年

2 侯玉双;基于半导体激光器非线性动力学系统的储备池计算[D];西南大学;2019年

3 宋悦;AlGaInAs近红外半导体激光器外延结构的退化机理研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年

4 樊利;基于外部扰动下半导体激光器的非线性动力学获取微波及微波频率梳研究[D];西南大学;2018年

5 田景玉;高功率半导体激光器外腔合束技术及白激光研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2019年

6 李鲲;半导体激光器自混频干涉测距技术研究[D];北京理工大学;2017年

7 郭仁甲;基于重构等效啁啾技术的新型可调谐分布反馈半导体激光器及阵列研究[D];南京大学;2017年

8 穆鹏华;半导体激光器混沌注入系统时延及带宽特性研究[D];西南交通大学;2018年

9 高峰;周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年

10 卢泽丰;基于侧向微结构的中红外半导体激光器性能调控研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 孟杰;半导体激光器温度控制系统电源技术的研究[D];安徽工业大学;2018年

2 黄小帅;基于FPGA的半导体激光器光电锁相非线性校正[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 李华康;基于半导体激光器阵列的相干光谱测量研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

4 王浩宁;基于互耦合半导体激光器网络的混沌同步特性研究及其应用[D];西安电子科技大学;2019年

5 陈昇展;半导体激光器稳频及其在光学拉姆齐条纹探究的应用研究[D];国防科技大学;2017年

6 周闯;绿光半导体激光器单管合束及光纤耦合技术研究[D];西安电子科技大学;2019年

7 张岩;小型信息型半导体激光器驱动系统研究与设计[D];云南大学;2018年

8 王世飞;基于TEC控温的半导体激光器热稳定性仿真及其热特性表征[D];中国计量大学;2018年

9 卢珊珊;具有反馈的多个半导体激光器信息传输的研究[D];杭州电子科技大学;2019年

10 薛利;用于偏振型光纤传感器的高稳定性半导体激光器与双差分光接收机的研究[D];北京交通大学;2019年

本文编号：2862892