色散反馈半导体激光器消除时延特征及其密钥空间增强研究
发布时间：2021-05-11 22:54
混沌光保密通信是将混沌激光信号作为掩藏信息的载波对信息加密,再利用混沌同步进行信息解调的一种新型保密通信技术,它因具有硬件加密、传输速率高、长距离以及与现有光纤网络兼容等优点而受到广泛关注。其安全性依赖于混沌收发机的参数匹配。硬件参数均为密钥参数,参数的安全性结合空间的大小决定了混沌保密的安全程度。镜面反馈半导体激光器由于结构简单和易于集成的优点被广泛用作混沌收发机。然而,基于镜面反馈半导体激光器的混沌光保密通信系统存在安全隐患。一方面,镜面的线性反馈导致混沌载波的时频特性中明显存在反馈时间延迟特征信息,使得系统存在被窃听者重构的风险。另一方面,反馈时延特征使得反馈时延不能作为密钥参数,导致密钥空间有限。针对上述问题,本论文提出利用啁啾光纤光栅反馈半导体激光器产生无时延特征的混沌激光,并利用其作为混沌光保密通信系统的收发机,提高了密钥空间,增强了系统的安全性。本论文开展的工作与取得的成果如下:1)提出色散光反馈半导体激光器消除时延特征的方法,利用啁啾光纤光栅作为色散反馈元件,将时延特征抑制了10d B（@2000ps/nm）,并实验分析了反馈强度、色散对时延特征的影响。2)根据传统La...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 混沌激光保密通信研究进展
1.2.1 混沌激光收发机
1.2.2 混沌同步方式
1.2.3 信息加载和解调
1.3 镜面反馈半导体激光器的输出特性
1.3.1 带宽和时延特征
1.3.2 对混沌通信的限制
1.4 镜面反馈半导体激光器的安全性
1.4.1 结构参数
1.4.2 密钥空间
1.4.3 小结
1.5 论文主要研究思路与内容
第二章 光反馈半导体激光器理论模型
2.1 镜面反馈半导体激光器理论模型
2.2 色散反馈半导体激光器理论模型
2.2.1 啁啾光纤光栅的模型建立
2.2.2 啁啾光纤光栅反馈半导体激光器理论模型
2.3 小结
第三章 色散反馈半导体激光器时延特征分析
3.1 时延特征的分析方法
3.1.1 自相关函数分析
3.1.2 互信息分析
3.1.3 功率谱分析
3.2 色散反馈半导体激光器模拟结果
3.2.1 反馈强度对时延特征的影响
3.2.2 啁啾光纤光栅色散对时延特征的影响
3.2.3 消除时延特征机理及临界色散
3.3 色散反馈半导体激光器实验装置
3.3.1 啁啾光纤光栅反馈半导体激光器实验装置
3.3.2 基于悬臂梁色散可调的啁啾光纤光栅
3.3.3 啁啾光纤光栅色散测试方法
3.4 色散反馈半导体激光器实验结果
3.4.1 反馈强度对时延特征影响的实验结果
3.4.2 啁啾光纤光栅色散对时延特征影响的实验结果
3.4.3 实验分析时延特征消除原因
3.5 小结
第四章 色散反馈半导体激光器混沌的复杂度分析
4.1 排列熵分析
4.2 色散反馈半导体激光器参数对复杂度的影响
4.2.1 激光器内部参数对复杂度的影响
4.2.2 激光器外部参数对复杂度的影响
4.2.3 CFBG参数对复杂度的影响
4.3 小结
第五章 色散反馈半导体激光器密钥空间增强
5.1 引言
5.2 密钥空间评估方法
5.3 镜面反馈半导体激光器的密钥空间
5.3.1 通信模型
5.3.2 密钥参数分析
5.3.3 密钥空间估算
5.4 CFBG反馈半导体激光器的密钥空间
5.4.1 通信模型
5.4.2 密钥参数分析
5.4.3 密钥空间估算
5.5 小结
第六章 总结和展望
6.1 工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
图表索引
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Loss of time-delay signature in a ring of three unidirectionally coupled semiconductor lasers[J]. 杨磊,潘炜,闫连山,罗斌,穆鹏华,李念强. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[2]光纤通信窃听及其检测技术探讨[J]. 陈晖,祝世雄. 信息安全与通信保密. 2012(01)
[3]基于悬臂梁啁啾调谐的光纤光栅滤波器[J]. 董新永,赵春柳. 光电子.激光. 2010(10)
[4]一种新型光纤光缆窃听及监测技术研究[J]. 邓大鹏,李洪顺,林初善,赵峰. 光通信研究. 2007(04)
[5]All-optical chaotic MQW laser repeater for long-haul chaotic communications[J]. 颜森林. Chinese Optics Letters. 2005(05)
硕士论文
[1]光纤光栅特性研究及参数重构[D]. 穆柯军.电子科技大学 2007
本文编号：3182255
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 混沌激光保密通信研究进展
1.2.1 混沌激光收发机
1.2.2 混沌同步方式
1.2.3 信息加载和解调
1.3 镜面反馈半导体激光器的输出特性
1.3.1 带宽和时延特征
1.3.2 对混沌通信的限制
1.4 镜面反馈半导体激光器的安全性
1.4.1 结构参数
1.4.2 密钥空间
1.4.3 小结
1.5 论文主要研究思路与内容
第二章 光反馈半导体激光器理论模型
2.1 镜面反馈半导体激光器理论模型
2.2 色散反馈半导体激光器理论模型
2.2.1 啁啾光纤光栅的模型建立
2.2.2 啁啾光纤光栅反馈半导体激光器理论模型
2.3 小结
第三章 色散反馈半导体激光器时延特征分析
3.1 时延特征的分析方法
3.1.1 自相关函数分析
3.1.2 互信息分析
3.1.3 功率谱分析
3.2 色散反馈半导体激光器模拟结果
3.2.1 反馈强度对时延特征的影响
3.2.2 啁啾光纤光栅色散对时延特征的影响
3.2.3 消除时延特征机理及临界色散
3.3 色散反馈半导体激光器实验装置
3.3.1 啁啾光纤光栅反馈半导体激光器实验装置
3.3.2 基于悬臂梁色散可调的啁啾光纤光栅
3.3.3 啁啾光纤光栅色散测试方法
3.4 色散反馈半导体激光器实验结果
3.4.1 反馈强度对时延特征影响的实验结果
3.4.2 啁啾光纤光栅色散对时延特征影响的实验结果
3.4.3 实验分析时延特征消除原因
3.5 小结
第四章 色散反馈半导体激光器混沌的复杂度分析
4.1 排列熵分析
4.2 色散反馈半导体激光器参数对复杂度的影响
4.2.1 激光器内部参数对复杂度的影响
4.2.2 激光器外部参数对复杂度的影响
4.2.3 CFBG参数对复杂度的影响
4.3 小结
第五章 色散反馈半导体激光器密钥空间增强
5.1 引言
5.2 密钥空间评估方法
5.3 镜面反馈半导体激光器的密钥空间
5.3.1 通信模型
5.3.2 密钥参数分析
5.3.3 密钥空间估算
5.4 CFBG反馈半导体激光器的密钥空间
5.4.1 通信模型
5.4.2 密钥参数分析
5.4.3 密钥空间估算
5.5 小结
第六章 总结和展望
6.1 工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
图表索引
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Loss of time-delay signature in a ring of three unidirectionally coupled semiconductor lasers[J]. 杨磊,潘炜,闫连山,罗斌,穆鹏华,李念强. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[2]光纤通信窃听及其检测技术探讨[J]. 陈晖,祝世雄. 信息安全与通信保密. 2012(01)
[3]基于悬臂梁啁啾调谐的光纤光栅滤波器[J]. 董新永,赵春柳. 光电子.激光. 2010(10)
[4]一种新型光纤光缆窃听及监测技术研究[J]. 邓大鹏,李洪顺,林初善,赵峰. 光通信研究. 2007(04)
[5]All-optical chaotic MQW laser repeater for long-haul chaotic communications[J]. 颜森林. Chinese Optics Letters. 2005(05)
硕士论文
[1]光纤光栅特性研究及参数重构[D]. 穆柯军.电子科技大学 2007
本文编号：3182255
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3182255.html
