基于高灵敏光电计数器混沌熵源微观统计特性的研究

发布时间：2017-12-11 23:25

  本文关键词：基于高灵敏光电计数器混沌熵源微观统计特性的研究

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【摘要】：在当今通信技术高速发展的时代,对信息的通信速率提出了更高的要求。混沌熵源由于其宽频谱、类噪声、对初值敏感、长期不可预测、复杂度大等方面的特性满足现今信息安全及密码学的基本要求,已引起了人们的广泛关注且进行了深入的研究,并被应用到高速远程混沌保密通信,快速物理随机数产生、基于公共信道的混沌密钥分发等诸多领域。由于混沌熵源在保密通信及光电信息技术领域的应用,基于其高速远程密钥分发的理论和实验研究近期已迅速展开,并成为相关方面的热点问题。与之密切相关的混沌熵源本身的微观统计特性及其噪声起伏对密钥分发有着重要的影响,同时成为亟待解决的重要问题。而对光场微观量子统计特性的分析与测量,不仅能够更全面深入地研究和认识光场的本性,而且在保密通信和光源检验等方面也有着重要的意义和应用。利用单光子水平上光电计数测量可以获得光场微观量子统计特性的信息,并为基于混沌熵源进行密钥分发及揭示光场非经典性等方面提供支持。本文利用通讯波段双通道单光子计数器,采用Hanbury Brown-Twiss(HBT)关联测量的方案,理论分析并实验测量了光反馈半导体激光器产生的混沌光场的二阶相干度,同时测量了混沌光场的光子统计分布以及不同状态混沌光场的二阶相干度。所做工作主要包含以下几个方面:1.通过对混沌光场二阶相干度g(2)(τ)的理论分析,得出连续混沌光场的二阶相干度随着延迟时间变化的情况。通过对连续混沌光场二阶相干度的理论分析,将其与相干光、热光及单光子态的二阶相干度进行区分,结果表明不同光场的二阶相干度可明显区分并呈现出不同分布。2.理论分析了脉冲混沌光场在不同脉冲宽度和相干时间的情况下,其二阶相干度随延迟时间变化的情况。分析对比脉冲混沌光场、脉冲热光场、脉冲相干光在不同占空比条件下二阶相干度随延迟时间的变化。3.实验上产生了频谱宽度6.7 GHz的混沌光场,测量了不同光子数分布的结果,并用高斯随机分布、泊松分布、玻色-爱因斯坦分布对对光子数分布进行理论拟合。发现入射平均光子数增加时,混沌光的光子数分布会从玻色-爱因斯坦分布逐渐过渡到泊松分布,但整个过程都与高斯随机分布符合较好且光场的二阶相干度g(2)(0)由2降至1。通过改变偏置电流(I=1.0Ith-2.0Ith)和反馈强度(0-10%),实验上研究了混沌光场由低频起伏到相干塌陷的过程中,不同状态宏观动力学特性与二阶相干度的对应关系。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN918;O415.5

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