33、混沌安全光通信系统的硬件实现

混沌安全光通信系统的硬件实现

1. EDFA 基混沌光通信系统

Van Wiggeren 和 Roy 开发的开创性混沌激光系统，采用带宽约 100 MHz 的混沌载波，其数据速率与射频通信相当。该系统中，发射机由包含掺铒光纤放大器（EDFA）的光纤环形激光器组成。EDFA 产生的光信号在光纤环中循环后重新注入同一 EDFA。这种配置下，光纤激光器由自身输出驱动，但存在一定时间延迟，最终导致混沌行为，这是时滞动态系统常见的响应。

要传输的消息是另一个耦合到发射机光纤环的光信号，它与延迟的激光信号一起注入激光器。这样，信息信号也驱动激光器，从而与发射机的动态混合。当组合的信息/激光信号在发射机环中传输时，部分信号被提取并传输到接收机。

在接收机处，信号被分成两部分。一部分送入与发射机中几乎相同的 EDFA，确保信号与发射机中环形光纤激光器的动态同步，然后由光电二极管转换为电信号，提供延迟后的纯激光信号副本。另一部分直接送入另一个光电二极管，提供激光加信息信号的副本。考虑时间延迟后，从包含信息的信号中减去混沌激光信号，去除混沌，得到初始消息。该实验中应用的信息是 10 MHz 方波，最终接收机解码的信号与传输的信号匹配良好。

2. 全光混沌光通信系统

近年来，研究人员提高了混沌载波的带宽和加密消息的比特率。基于半导体激光器光反馈的实验非线性系统中的混沌同步，实现了高达 1.5 GHz 的正弦消息传输，即使消息在发射机中有不可忽略的功率，在接收机输出中也几乎完全被抑制。此外，还演示了在 1550 nm 工作的外腔混沌光通信方案中对 3.5 GHz 正弦消息的编码、传输和解码。

当代光混沌系统已通过伪随机比特序列进行测试，表明