32、混沌安全光通信系统的原理与技术

混沌安全光通信系统的原理与技术

在当今信息时代，通信安全至关重要。混沌安全光通信系统作为一种新兴的通信技术，为信息安全传输提供了新的解决方案。本文将深入探讨混沌安全光通信系统的相关原理、技术以及实现方法。

1. 光子集成电路中的非线性动力学

基于混沌生成技术，利用标准光学组件提出并实现了各种发射器配置，可提供用于消息加密的高维混沌载波。通过光子集成对这些配置进行小型化极具吸引力，因为专门设计的光子集成电路（PIC）在产生非线性动力学方面效率很高。

不同的PIC展现出不同的非线性行为：
- 单片碰撞脉冲锁模激光器在控制参数的全范围内，会从连续波（CW）运行转变为自脉冲和锁模。
- 由半导体激光器、相位部分和有源反馈元件组成的短复杂光子电路，在光反馈强度和相位控制下会产生多种动力学和分岔，但只有多模拍频操作才能使动力学超越准周期路径进入可能包含混沌成分的混沌状态。
- 省略有源反馈元件的简化PIC只能产生不同频率的自脉冲。
- 集成碰撞脉冲锁模半导体激光器通过适当控制激光注入电流，可显示非线性动力学和低频混沌。
- 一种由分布式反馈（DFB）InGaAsP半导体激光器、增益/吸收部分、相位部分和1cm长的无源波导组成的光子集成电路，能够产生高维宽带混沌。其整体谐振器长度由内部激光面和高度反射涂层的波导芯片面定义，增加了有效反馈往返时间，提高了出现完全混沌行为的概率，并且可以通过相位条件和反馈强度轻松控制其动力学，是一种紧凑集成的完全可控混沌发射器。

2. 发射器/接收器配置中的混沌同步

在通信系统中使用混沌载波时，为了保留信息，载波在传输后需要消失，因此接收器处的载波再现是关键过程，这通过混沌载波同步来