VCSEL混沌系统的时延隐藏与不可预测性研究

发布时间：2017-04-09 21:07

  本文关键词：VCSEL混沌系统的时延隐藏与不可预测性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混沌信号由于固有连续宽带频谱、非周期性、类随机行为以及类噪声等特性而被用作保密通信中的载波。对于混沌保密通信而言,安全性一直是重要的关注对象。垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)丰富的偏振性能能够有效提升半导体激光混沌保密通信系统的安全性,而被学者广泛研究。针对如何提升VCSEL混沌系统安全性的问题,本文设计了一种双链路可调偏振反馈的方案用于隐藏主-从VCSEL系统反馈时延,同时也设计了一种可调偏振反馈VCSEL驱动互耦合VCSEL的方案提高系统的不可预测特性。具体研究内容、方法及结果如下：(1)基于主-从VCSEL系统时延隐藏的问题,提出双链路可调偏振反馈的方法,应用自相关函数对系统输出功率时间序列与相位时间序列所携带系统反馈时延信息进行分析。结果表明：当双链路两偏振片偏转角度设置45°时,虽然双链路较单链路能较好隐藏反馈时延,但是通过自相关函数方法仍能从系统输出功率及相位时间序列中提取出系统的反馈时延；然而,当双链路两偏振片的偏转角度分别设置50°和40°,反馈时延选择3ns与5ns时,VCSEL系统的反馈时延不但在混沌时间序列中得到很好的隐藏,而且通过自相关函数分析得到的时间延迟是对系统反馈时延进行了平移,从而使功率与相位混沌时间序列不能正确反映出系统反馈时延的信息,进而提高VCSEL混沌通信系统的安全性。(2)为了提高互耦合VCSEL系统输出混沌信号的不可预测性,本文采用可调偏振反馈VCSEL注入互耦合系统的方法,详细讨论了引入外光驱动对系统输出混沌信号不可预测性的影响。应用信息论中的排列熵对系统输出混沌信号的不可预测特性进行量化分析。研究结果表明：外光注入能够增大系统输出混沌时间信号的排列熵,即驱动VCSEL可以提升互耦合VCSEL系统的不可预测性能；驱动VCSEL反馈强度与注入强度分别设置为10ns-1与80ns-1,可调偏振片的偏转角度调节为45。,互耦合VCSEL的耦合强度为30ns-,系统输出混沌信号具有较大的排列熵；在驱动激光器反馈时延与耦合激光器耦合时延不相等的同时,合适地引入驱动VCSEL与耦合VCSEL之间的频率失谐,能够使输出信号的排列熵继续增大,从而进一步提升系统输出混沌信号的不可预测特性。
【关键词】：垂直腔面发射激光器 时延隐藏 不可预测性 自相关 排列熵
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O415.5;TN918
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题的研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文研究的主要内容、目标与方法13-15
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 研究目标和方法14-15
• 第2章 VCSEL混沌系统理论模型与分析方法15-24
• 2.1 自由运行VCSEL工作原理和混沌序列分析15-19
• 2.1.1 VCSEL工作原理与速率方程描述15-18
• 2.1.2 混沌时间序列的分析方法18-19
• 2.2 外光反馈VCSEL的动态特性19-21
• 2.3 外光注入VCSEL的动态特性21-22
• 2.4 互耦合VCSEL的动态特性22-24
• 第3章 双链路可调偏振反馈VCSEL混沌系统的时延隐藏24-36
• 3.1 双链路可调偏振反馈VCSEL系统特性分析24-26
• 3.2 双链路反馈VCSEL系统的混沌输出与带宽26-29
• 3.3 双链路可调偏振反馈对系统时延特性的影响29-34
• 3.3.1 双链路时间延迟特征29-31
• 3.3.2 双链路可调偏振反馈的时延隐藏31-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 外光注入互耦合VCSEL混沌系统的不可预测性36-47
• 4.1 外光注入互耦合VCSEL混沌系统理论模型36-39
• 4.2 可调偏振反馈VCSEL不可预测特性39
• 4.3 外光驱动互耦合VCSEL不可预测性39-46
• 4.3.1 旋转偏振角度的影响39-41
• 4.3.2 光强度的影响41-44
• 4.3.3 频率失谐与时延的影响44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 总结与展望47-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-55
• 攻读硕士学位期间发表的论文55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 颜森林,迟泽英,陈文建;激光混沌同步及其在光纤保密通信中的应用[J];中国科学E辑:信息科学;2004年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李孝峰;垂直腔面发射激光器外光反馈非线性动态特性的研究[D];西南交通大学;2006年

  本文关键词：VCSEL混沌系统的时延隐藏与不可预测性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：296101