基于VCSELs混沌同步系统的高速密钥分发理论及关键技术研究

发布时间：2025-01-06 04:05

　　随着科学技术的快速发展,人们对通信安全和数据处理效率的要求越来越高。光学技术已经在数据传输方面远远超越了电子技术,同时基于光学的其他应用也在蓬勃发展。基于延时的半导体激光器系统能够产生丰富的动力学特性,可以用于混沌通信、密钥分发以及储备池计算。在本论文中,我们对以下三个方面进行了研究:1、本文提出平均排列熵（MPE）作为多时延激光混沌系统的复杂性评价指标,设计了一种基于互耦合VCSELs的多时延环形网络,用于产生复杂性增强的多路激光混沌并行输出,并借助MPE作为量化工具,定量分析了系统可调参数对混沌复杂性的影响。为了体现多时延系统的复杂性增强,引入单时延环形互耦合VCSELs系统作对比。在分析注入电流对系统输出复杂性的影响时还使用了自相关时间复杂性量化方法,结果表明多时延系统输出的混沌复杂性明显高于单时延系统,同时证明MPE方法的有效性。另外,本文研究发现,耦合强度和频率失谐在特定参数空间内,多时延系统高复杂混沌输出的可调谐范围增大。最后分析了三个VCSELs六路混沌输出之间的相关性,发现不同VCSELs的相同偏振模式在低耦合强度下相关性低,不同VCSELs的不同偏振模式之间几乎没有相关...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 激光混沌信号的时延抑制及复杂性增强技术
        1.2.2 基于激光混沌同步的密钥分发技术
        1.2.3 储备池计算
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 激光混沌理论基础和储备池计算
    2.1 VCSEL基本结构和理论模型
    2.2 VCSEL产生混沌的方式
        2.2.1 光反馈结构
        2.2.2 光注入结构
        2.2.3 光电反馈结构
    2.3 VCSEL混沌同步方式
        2.3.1 互耦合系统中的混沌同步
        2.3.2 驱动响应系统中的混沌同步
    2.4 储备池计算
        2.4.1 基于软件的储备池计算
        2.4.2 基于硬件的储备池计算
    2.5 本章小结
第三章 互耦合VCSELs多时延环形网络混沌输出复杂性研究
    3.1 引言
    3.2 系统理论模型
    3.3 复杂性量化方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 平行偏振注入对模式共存的影响
        3.4.2 系统输出复杂性比较
        3.4.3 外部参数对系统输出复杂性的影响
        3.4.4 内部参数对系统输出复杂性的影响
        3.4.5 系统多路输出之间的相关性
    3.5 本章小结
第四章 基于单向注入VCSELs系统的密钥分发研究
    4.1 引言
    4.2 基于VCSELs的密钥分发系统模型
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 单向注入方式产生激光混沌信号
        4.3.2 同步特性研究
        4.3.3 可调参数对密钥误比特率的影响
        4.3.4 参数失配对密钥误比特率的影响
        4.3.5 密钥随机性测试
    4.4 本章小结
第五章 基于光反馈半导体激光器系统的储备池计算
    5.1 引言
    5.2 基于光反馈半导体激光器的储备池方案
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 无输入数据时系统的动态特性
        5.3.2 时间序列预测性能分析
        5.3.3 波形识别性能分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：4023766