基于时间透镜的激光混沌信号扩频研究

发布时间：2021-04-01 02:46

　　近些年,混沌半导体激光器由于在保密光通信、高速随机数生成和激光混沌雷达等领域的巨大潜在应用引起了广泛的关注。随着研究的深入,混沌激光信号固有缺陷如频谱不平坦以及有效带宽受限等,制约着混沌在高速随机数的产生、混沌安全通信以及激光混沌雷达等方面的应用。此外,混沌激光信号具有的外腔谐振特性,暗含周期性,一方面会泄露反馈时延增大系统被破译风险,从而降低混沌光保密通信的安全性;另一方面还会恶化混沌激光产生随机码的随机性和可靠性。而时间透镜作为一种实现波形时频转换的结构,可以在一定程度上扰乱混沌信号的时频谱,从而实现混沌信号的带宽增强。这种时频扰乱也给时间透镜用于混沌保密通信技术研究提供了可能性。本文以光学时间透镜为切入点,从麦克斯韦方程组出发,基于时空二元性理论,类比光学空间透镜,确定了时间透镜的两种等效模型。通过VPI软件搭建了光学时间透镜仿真系统,验证了时间透镜的混沌扩频特性。进一步研究了时间透镜的各参数对混沌带宽增强和时延标签（time delay signature,TDS）隐藏的影响,结果表明基于非标准时间透镜的扩频系统可以极大增强信号带宽以及实现TDS的完全隐藏。在混沌扩频技术的基础... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SL激光混沌产生的典型方法

图 2-2 SL 输出的混沌时域波形及频域波形对 SL 的理论模型的分析中采用 Runge-Kutta 算法对激光混沌步特性进行数值分析。针对混沌激光器的输出，可以采用时函数及延时互信息）分析混沌序列的时延特性，并利用排列熵复杂度及时延特性。unge-Kutta 算法nge-Kutta 算法中，对 SL 的动力学系统采用的是一阶显式方程 d,dy tf t y tt 表向量，包含相位、电场幅度及载流子数等参数，代表 SL 个变量。 f t ,y t 表示多参数之间的函数表达式。上式(2-7)可-Kutta 算法的方法来求解，如下： 1 1 2 3 42 2 6,i iy y h K K K KK f t y

第二章 激光混沌的基本原理及特征需要说明的是，式(2-7)并没有加入噪声项。这是由于 SL 混沌系统中本身就存在自发辐射噪声。2. 时延分析工具有关混沌信号时延标签 TDS 的识别，常用的方法有自相关函数（autocorrelationfunction，ACF）和延时互信息（Delay mutual information，DMI）等两种方法，对于混沌信号的相关性分析也常从信号强度、相位角度这两个方面来考察。自相关函数 ACF 通常用来表征一个信号与其自身延时后信号的相似程度，目的在于考察信号的周期性特征。ACF 数学描述如下：2 2 1 2( ( )) ( ) ) ( ( ) ( ) )( )( ( ( ) ( ) ) ( ( ) ( ) ) )S t t S t t S t S tC tS t t S t t S t S t (2-9)其中 t 为延时时间，< >代表均值，S(t)=|E(t)|2代表 ECSL 输出的混沌时间序列。


本文编号：3112546