基于WRC-FPLD的波长可调、带宽可控的宽带混沌载波获取及其在WDM混沌保密通信中的应用探索

批准号:
61775184
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
吴正茂
依托单位:
学科分类:
F0505.非线性光学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
高子叶、樊利、杨文艳、侯玉双、马凌华、商周、贺长安、徐小琴
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中文摘要
信息安全涉及国家安全、经济发展和社会稳定,因此光混沌保密通信作为一种新型信息安全技术近年来倍受关注。就光混沌保密通信的研究现状而言,单信道的码率只有几个Gb/s且很少使用波分复用(WDM)技术,显然无法满足通信容量日益增长的需求。因此,提高信道的传输码率并融合WDM技术是光混沌通信未来发展的必然趋势,其中波长大范围可调、带宽可控的宽带混沌信号获取技术则是需要攻克的核心技术环节。基于此,本项目拟采用弱谐振腔法布里-珀罗半导体激光器(WRC-FPLD),探索波长在40nm范围内可调、带宽可控的宽带混沌信号产生方法和技术实现方案;在此基础上,通过选择合适的信息加载、传输和解码方式,构建WDM混沌保密通信系统,以实现信息在该系统中的双向、高速、长距离保密传输。通过本项目的实施,可望在WDM光混沌保密通信的若干关键技术上取得一些突破,从而推动我国信息安全体系的自主构建。
英文摘要
Information security is related to national security, economic development and social stability, so the optical chaotic secure communication as a new type of information security technology has attracted more and more attention in recent years. At present, for optical chaotic secure communication, the rate of single channel is only a few Gb/s and the wavelength division multiplexing (WDM) technique is rarely used, which is clearly unable to meet the growing demand for communication capacity. Therefore, it is an inevitable trend for the future development of optical chaotic communication to improve the transmission rate and use the WDM technology, where the generation of broadband chaotic carrier with wavelength tunability and bandwidth controllability is a core technique needed to be overcome. Based on above considerations, the project intends to explore the generating method and technology scheme of wideband chaotic signal with tunable wavelength in the range of 40nm and bandwidth controllability by adopting weak-resonant-cavity Fabry-Perot laser diode (WRC-FPLD). As a result, by selecting appropriate information loading, transmission and decoding methods, we will construct a WDM chaotic secure communication system to realize high-speed long-distance bidirectional secure transmission of information. Through the implementation of this project, it is expected to make some breakthroughs in some key technologies of WDM optical chaotic secure communication, which will be helpful to promote the self-construction of information security system in our country.
光混沌保密通信作为一种新型信息安全技术近年来倍受关注。为了满足通信容量日益增长的需求,研究构建基于波分复用(WDM)的保密通信技术对于推动我国信息安全体系的自主构建具有重要意义。考虑到半导体激光器(SL)在外部扰动下能够产生丰富的混沌动力学状态,特别是弱谐振腔法布里-珀罗激光器(WRC-FPLD)能在一定的波长范围内激发更多模式的混沌光信号,我们在基于WRC-FPLD产生波长可调、带宽可控的优质混沌信号并在此基础上构建WDM混沌保密通信系统方面开展了相关研究探索。完成的主要研究内容及取得的重要结果有:(1)在理论及实验上研究了不同类型的半导体激光器(VCSEL、 三段式单片集成SL、量子点激光器)在光注入、光反馈、互耦合等外部扰动下的混沌动力学状态,分析了产生混沌信号的特征与双向长距离混沌保密通信性能之间的关联关系。(2)提出了描述外部扰动下WRC-FPLD非线性动力学的理论模型,理论研究了WRC-FPLD在外部扰动下输出的混沌动力学状态。搭建相应的实验平台,实验研究了基于WRC-FPLD产生中心波长可调谐、混沌带宽可控的混沌信号的关键技术,优化了产生适合WDM保密通信的多通道低时延混沌信号的方案。(3)实验研究了两个WRC-FPLD之间的混沌同步,分析了注入功率、频率失谐等系统关键参数对同步性能的影响。进而在两个WRC-FPLD高质量混沌同步的基础上,构建了具有可切换混沌载波波长的混沌保密通信系统,研究了同步系数等参量对通信性能的影响。通过该项目的实施,在外部扰动下WRC-FPLD的非线性/混沌动力学的基础研究方面取得了一些突破和进展,在此基础上探索并掌握了基于WRC-FPLD的WDM混沌保密通信的相关实现方案。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
Generation of tunable and ultra-broadband microwave frequency combs based on a semiconductor laser subject to pulse injection from a current modulated laser
基于受电流调制激光器脉冲注入的半导体激光器产生可调谐超宽带微波频率梳
DOI:10.1109/jphot.2018.2883111
发表时间:2018
期刊:IEEE Photonics Journal
影响因子:2.4
作者:Li Fan;Guang-Qiong Xia;Tao Deng;Xi Tang;Xiao-Dong Lin;Zi-Ye Gao;Zheng-Mao Wu
通讯作者:Zheng-Mao Wu
DOI:--
发表时间:2018
期刊:光子学报
影响因子:--
作者:杨文艳;夏光琼;侯玉双;蒋再富;邓涛;吴正茂
通讯作者:吴正茂
Performance optimization research of reservoir computing system based on an optical feedback semiconductor laser under electrical information injection
电信息注入下基于光反馈半导体激光器的油藏计算系统性能优化研究
DOI:10.1364/oe.27.019931
发表时间:2019
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Dian-Zuo Yue;Zheng-Mao Wu;Yu-Shuang Hou;Bing Cui;Yan-Hong Jin;Min Dai;Guang-Qiong Xia
通讯作者:Guang-Qiong Xia
Time-delay signature characteristics of the chaotic output from an optoelectronic oscillator by introducing an optical feedback
通过引入光反馈来实现光电振荡器混沌输出的时滞特征
DOI:10.1007/s12200-019-0960-z
发表时间:2020
期刊:Frontiers of Optoelectronics
影响因子:5.4
作者:Xixuan Liu;Xi Tang;Zhengmao Wu;Guangqiong Xia
通讯作者:Guangqiong Xia
Power-induced lasing state switching and bistability in a two-state quantum dot laser subject to optical injection
光注入二态量子点激光器中的功率诱导激光状态切换和双稳态
DOI:10.37190/oa200209
发表时间:2020
期刊:Optica Applicata
影响因子:0.6
作者:Zai-Fu Jiang;Zheng-Mao Wu;Elumalai Jayaprasath;Wen-Yan Yang;Chun-Xia Hu;Bin Cui;Guang-Qiong Xia
通讯作者:Guang-Qiong Xia
具备实时在线训练与测试功能的基于半导体激光器非线性动力学的光子储备池计算研究
- 批准号:n/a
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:吴正茂
- 依托单位:
外部扰动下半导体激光器随机阵发混沌态输出的动力学特性及相关应用探索
- 批准号:61475127
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:82.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:吴正茂
- 依托单位:
基于延时特征抑制的互耦半导体激光器混沌熵源并行获取双路高速真随机数
- 批准号:61178011
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:吴正茂
- 依托单位:
双向、长距离光纤混沌保密通信研究
- 批准号:60978003
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:39.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:吴正茂
- 依托单位:
国内基金
海外基金
