專利名稱：基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置及其發(fā)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置及其發(fā)生方法，包括混沌激光發(fā)生器I ，
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器i，混沌激光發(fā)生器n，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器n以及全光異或邏輯門，也包括混 沌激光的真隨機碼發(fā)生方法。具體地說，是一種利用混沌激光實現(xiàn)的真隨機碼裝置及其發(fā)生 方法，應(yīng)用于軍事、通信、遙感以及保密等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨機碼應(yīng)用廣泛。例如，隨機序列用作雷達中的測距信號、通信測試、密碼算法以及遙 控遙測中的測控信號，數(shù)字通信中加擾和解擾信號，碼分多址中的地址碼和擴頻碼等。
隨機碼分為偽隨機碼和真隨機碼，偽隨機碼產(chǎn)生由于其固有規(guī)律性，使得其不是真正意 義上的隨機碼。真隨機碼產(chǎn)生基于某些物理量的變化，其隨機性取決于物理量的隨機性。實 用安全的真隨機碼發(fā)生器通常利用自然界的物理現(xiàn)象來產(chǎn)生。產(chǎn)生真隨機碼的方法有多種，
例如
1) 基于放射源的隨機放射特性(CN12227679A， US2003/0018674 Al)可實現(xiàn)真隨機碼 的產(chǎn)生，但由于數(shù)據(jù)采集難度大，速率低，不易集成、安全防護等原因，使得其應(yīng)用受到局 限性。
2) 基于量子光學(xué)過程實現(xiàn)的真隨機碼發(fā)生器(US2007/ 0127718A1，CN1558581A)，這種方 法通過光量子的隨機性實現(xiàn)真隨機碼產(chǎn)生，該真隨機碼的產(chǎn)生裝置，尤其是后續(xù)的單光子探 測技術(shù)較為復(fù)雜，受探測裝置的限制，隨機數(shù)的速率通常在Mbit/s。
3) 通過構(gòu)造各種電路產(chǎn)生隨機數(shù)(CN1420431A， CN101477450A， CN1588304A)或基于各 種振蕩器電路實現(xiàn)隨機數(shù)發(fā)生器(CN101162998A CN1573681A，CN10290566A)。
真隨機碼發(fā)生器盡管有多種方法可以產(chǎn)生，但大都基于某些物理量的隨機變化，其速率 低是其主要的不足?；诹孔庸鈱W(xué)過程產(chǎn)生的隨機碼系統(tǒng)復(fù)雜，且不易操作?；陔娐樊a(chǎn)生 的真隨機碼受電路硬件的帶寬限制，使得現(xiàn)有基于電子硬件的真隨機碼發(fā)生器的碼率均在 Mbit/s的量級。
在現(xiàn)有的真隨機碼發(fā)生器的技術(shù)方案中，利用混沌電路或其他隨機物理現(xiàn)象可產(chǎn)生真隨 機碼，但產(chǎn)生過程中都是采用電路來進行數(shù)據(jù)的采集和編碼，基于數(shù)字電子技術(shù)的電處理系 統(tǒng)已經(jīng)逼近電子器件的處理上限，進一步提高設(shè)備處理信息的速率和容量的難度越來越大， 利用電子器件很難產(chǎn)生高速的真隨機碼，無法滿足大容量高速通信等領(lǐng)域的需求。為了解決這一問題，與本發(fā)明密切相關(guān)的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生 隨機碼的方法(CN101079615A)，利用半導(dǎo)體激光器在適當(dāng)條件下可產(chǎn)生數(shù)GHz帶寬的混沌激 光，提出利用混沌激光實現(xiàn)真隨機碼的產(chǎn)生，通過光電探測器將變成電信號，進行處理得到 真隨機碼輸出。2008年12月，日本的內(nèi)田淳夫報道了采用與相關(guān)專利(CN101079615A))相 同的原理實現(xiàn)了 1.7Gbit/s的真隨機碼。("Fast physical random bit generation with chaotic semiconductor lasers,〃 Nature Photonics, vol.2， no. 12， pp. 728-732 ， 2008)。 但是，這一方法僅僅利用了寬帶混沌激光發(fā)生器，還需要進行光電轉(zhuǎn)換，其模數(shù)轉(zhuǎn)換和邏輯 門器件均釆用電子器件，受電子器件帶寬瓶頸的影響，很難產(chǎn)生更高速度隨機數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的問題是基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，實現(xiàn)全光的真隨機碼，用以解 決現(xiàn)有電子硬件的真隨機碼的傳輸速率低以及應(yīng)用受到局限的問題。其目的是提供一種基于 混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置及其發(fā)生方法。
本發(fā)明一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，包括混沌激光發(fā)生器，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器 以及全光異或邏輯門，其構(gòu)成在于由混沌激光發(fā)生器I發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器
i;混沌激光發(fā)生器n發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器n，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器i和全光模 數(shù)轉(zhuǎn)換器n發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺猱惢蜻壿嬮T構(gòu)成基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置。
本發(fā)明上述發(fā)生裝置的技術(shù)方案所述的混沌激光發(fā)生器i和混沌激光發(fā)生器n發(fā)出的光
信號是混沌激光；所述的全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器i和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器n發(fā)出的光信號是全光隨機碼；
所述的光信號傳輸是光纖傳輸、自由空間傳輸或者是光纖和自由空間傳輸；所述的混沌激光
發(fā)生器i和混沌激光發(fā)生器n是半導(dǎo)體激光器或者是光纖激光器；所述的半導(dǎo)體激光器或光
纖激光器是光反饋半導(dǎo)體激光器、光注入半導(dǎo)體激光器或者是光纖激光器。
本發(fā)明一種用于上述基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，包括基于混沌激光
真隨機碼發(fā)生的方法，該方法在于混沌激光發(fā)生器i發(fā)出連續(xù)的混沌激光信號傳輸?shù)饺饽?br> 數(shù)轉(zhuǎn)換器i產(chǎn)生全光隨機碼；混沌激光發(fā)生器n發(fā)出連續(xù)的混沌激光信號傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)
換器n產(chǎn)生全光隨機碼，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器i和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器n產(chǎn)生的全光隨機碼傳輸?shù)饺?br> 光異或邏輯門，全光異或邏輯門發(fā)生全光真隨機碼。
本發(fā)明上述發(fā)生方法的技術(shù)方案所述的混沌激光發(fā)生器i和混沌激光發(fā)生器n是兩個
互不相關(guān)的混沌激光；所述的混沌激光發(fā)生器i經(jīng)過全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器i實現(xiàn)對混飩激光的采
樣和量化，輸出"i"或"o"的全光隨機碼；所述的混沌激光發(fā)生器n經(jīng)過全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器
n實現(xiàn)對混沌激光的采樣和量化，輸出"r'或"o"的全光隨機碼；所述的全光模數(shù)轉(zhuǎn)換
器i和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器n輸出的全光隨機碼，輸入到全光異或邏輯門進行全光異或邏輯運算，全光異或邏輯運算增加系統(tǒng)隨機碼的隨機性，發(fā)生全光真隨機碼。
本發(fā)明提出的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置及其發(fā)生方法，與在先技術(shù)相比具 有以下的優(yōu)點與積極效果-
本發(fā)明利用混沌激光信號作為真隨機碼產(chǎn)生的發(fā)生器，其中采用的混沌激光發(fā)生器、全 光模數(shù)轉(zhuǎn)換器和全光異或邏輯門為全光器件，混沌激光發(fā)生器采用半導(dǎo)體激光器或光纖激光 器實現(xiàn)混沌激光的輸出，輸出的混沌激光具有平坦連續(xù)的頻譜，其帶寬可達幾十GHz，其輸 出為連續(xù)的隨機信號，因而通過對混沌激光進行采樣和量化得到Gbit/s高速的真隨機碼，相 對與采用電路產(chǎn)生的真隨機碼來說碼率至少提高三個數(shù)量積。采用全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，將連 續(xù)的混沌激光通過采樣和量化轉(zhuǎn)變成數(shù)字光信號，通過采用全光異或邏輯門對兩路數(shù)字信號 的異或邏輯運算，得到全光真隨機碼，全光的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和全光異或邏輯門采用全光處理信 息技術(shù)避免了數(shù)字電子技術(shù)的電信息處理的"電子瓶頸"，相對與電信號產(chǎn)生的真隨機碼具 有傳輸容量大和寬帶寬的優(yōu)良特性。全光真隨機碼發(fā)生器之間通過光纖或自由空間進行光信 號的傳輸，使得全光隨機碼裝置具有極寬頻帶、抗電磁干擾、保密性強等優(yōu)點。全光真隨機 碼在數(shù)字光通信中作為加擾和解擾信號，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，應(yīng)用于光擴頻通信中作為 地址碼和擴頻碼，使光擴頻通信具有頻率高、速度快、信息處理量大。
基于混沌激光的全光真隨機碼利用光信息處理技術(shù)完成光信號的轉(zhuǎn)發(fā)和處理，發(fā)揮電信 息處理無以倫比的優(yōu)勢，隨著全光器件逐步的發(fā)展和成熟，全光真隨機碼也必將在光通信、 光處理等信息領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用。


圖1是本發(fā)明的基于混沌激光的全光真隨機碼發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的基于混沌激光的全光真隨機碼發(fā)生裝置的一個具體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的基于混沌激光的全光真隨機碼發(fā)生裝置的另一個具體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1:混沌激光發(fā)生器I; 2:全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I ; 3:混沌激光發(fā)生器II; 4:全光 模數(shù)轉(zhuǎn)換器Ih 5:全光異或邏輯門；6:混沌激光發(fā)生器A; 6a:半導(dǎo)體激光器；6b:光隔 離器；6c:耦合器；6d:光放大器；6e:光隔離器；6f:耦合器；6g:偏振控制器；7:全光 模數(shù)轉(zhuǎn)換器A; 7a:光采樣器；7b:光量化器；8:混沌激光發(fā)生器B; 8a:半導(dǎo)體激光器； 8b:環(huán)形器；8c:隔離器；8d:耦合器；8e:光衰減器；8f:偏振控制器；8g:光隔離器；9: 全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B; 9a:光采樣器；9b:光量化器；10:全光異或邏輯門A; 11:混沌激光發(fā) 生器C; lla:半導(dǎo)體激光器；lib:準(zhǔn)直透鏡；lie:分束器；lid:光衰減器；lie:偏振控 制器；llf:半導(dǎo)體激光器；12:全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器C; 12a:光采樣器；12b:光量化器；13: 混沌激光發(fā)生器D; 13a:半導(dǎo)體激光器；13b:準(zhǔn)直透鏡；13c:分束器；13d:光衰減器；13e:反射鏡；14:全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D; 14a:光采樣器；14b:光量化器；15:全光異或邏輯 門B。
具體實施例方式
在混沌激光用于產(chǎn)生全光的真隨機碼發(fā)生器中，用于產(chǎn)生隨機碼的混沌激光，可以通過 外光反饋、光電反饋、光注入到半導(dǎo)體激光器實現(xiàn)，也可通過單環(huán)或雙環(huán)光纖激光器實現(xiàn)混 沌激光輸出產(chǎn)生。
下面結(jié)合附圖用具體實施方式
對本發(fā)明提出的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置及 其發(fā)生方法作進一步的詳細描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀了具體實施方式
后，能夠理解和 實施本發(fā)明，其所述的有益效果也能夠通過具體實施方式
得到體現(xiàn)。 實施方式1
如圖2是本發(fā)明全光真隨機碼發(fā)生器的一個具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如下-
基于混沌激光的全光真隨機碼發(fā)生器包括混沌激光發(fā)生器A6，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7，混沌 激發(fā)生器B8，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9，全光異或邏輯門AIO。
其中，混沌激光發(fā)生器A6，由半導(dǎo)體激光器6a，光隔離器6b，耦合器6c，光放大器6d， 光隔離器6e，耦合器6f和偏振控制器6g構(gòu)成，且它們之間依次通過光纖進行連接。其中光 隔離器6b的作用為阻止光反饋回半導(dǎo)體激光器6a，耦合器6c的作用為將半導(dǎo)體激光器導(dǎo)入 到光纖環(huán)內(nèi)。光放大器6d的作用是提供增益調(diào)制，光隔離器6e的作用為使得光纖環(huán)內(nèi)的激 光單向運行，偏振控制器6g的作用為調(diào)節(jié)光纖環(huán)內(nèi)的偏振狀態(tài)，耦合器6f作用為將光纖環(huán) 內(nèi)的光輸出到全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7。耦合器6f與全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7通過光纖連接。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7，由光采樣器7a，光量化器7b。且它們之間通過光纖依次連接。光 采樣器7a作用為將連續(xù)的混沌激光進行采樣，使其成為脈沖信號。光量化器7b對經(jīng)過采樣 的信號進行量化或編碼，使得其輸出為數(shù)字光信號，輸出的序列為全光隨機碼。
混沌激光發(fā)生器B8，由半導(dǎo)體激光器8a,環(huán)形器8b，隔離器8c，耦合器8d，光衰減器 8e，偏振控制器8f構(gòu)成，且它們之間依次通過光纖進行連接，環(huán)形器8b的作用為將半導(dǎo)體 激光器8a輸出的光導(dǎo)入光纖環(huán)內(nèi)，經(jīng)過在光纖環(huán)內(nèi)的單行運行后，再導(dǎo)入到半導(dǎo)體激光器中。 隔離器8c的作用為使得光纖環(huán)內(nèi)的激光單向運行，耦合器8d的作用為將光纖環(huán)內(nèi)的一部分 光導(dǎo)出光纖環(huán)，光衰減器8e的作用為調(diào)節(jié)腔內(nèi)反饋回半導(dǎo)體激光器8a的光的強度，偏振控 制器8f的作用為為調(diào)節(jié)光纖環(huán)內(nèi)光的偏振狀態(tài)。耦合器8d與光隔離器8g通過光纖進行連接。 光隔離器8g與全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9通過光纖進行連接。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9，由光采樣器9a，光量化器9b構(gòu)成，且它們之間依次通過光纖連接。 光采樣器9a作用為將連續(xù)的混沌激光進行釆樣，使其成為脈沖信號。光量化器9b對經(jīng)過采
6樣的信號進行量化或編碼，使得其輸出為數(shù)字光信號，輸出的序列為全光隨機碼。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9通過光纖與全光異或邏輯門A10連接。光異或 邏輯門A10的作用是將全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9輸出的全光的隨機碼進行異 或邏輯運算，增加全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9輸出的全光的隨機碼的隨機性， 得到全光真隨機碼。
本發(fā)明采用上述基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，是半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生混 沌激光實現(xiàn)全光真隨機碼輸出，混沌激光發(fā)生器A6由半導(dǎo)體激光器6a輸出的光，經(jīng)光隔離 器6b后，通過耦合器6c進入到由光放大器6d、光隔離器6e、耦合器6f、偏振控制器6g組 成的光纖環(huán)中，通過光纖環(huán)的調(diào)制，在6f耦合器端口輸出連續(xù)的混沌激光，連續(xù)的混飩激光 的輸出是通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器6a的抽運電流，光放大器6d的抽運電流、偏振控制器6g的 調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的?；煦缂す獍l(fā)生器A6通過光纖連接到全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7通過對混沌激光發(fā)生器A6輸出的光進行采樣和量化后，輸出全光隨 機碼。
混沌激光發(fā)生器B8，由半導(dǎo)體激光器8a輸出的光通過環(huán)形器8b進入光纖環(huán)，光通過隔 離器8c進入耦合器8d、光衰減器8e和偏振控制器8f ，最后通過光環(huán)形器進入半導(dǎo)體激光器 8a，通過調(diào)節(jié)偏振控制器8f和光衰減器8e，最終實現(xiàn)混沌激光輸出，混沌激光的輸出是通 過通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器8a抽運電流、偏振控制器8f和光衰減器8e實現(xiàn)的。通過光隔離器 8g進入全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9對混沌激光發(fā)生器的輸出的混沌激光進行采樣和量化后，輸出全光隨 機碼。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9輸出的全光隨機碼通過全光異或邏輯門AIO， 完成對全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器A7和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器B9輸出的數(shù)字信號進行異或運算，這樣做的目 的是為了實現(xiàn)數(shù)字信號出現(xiàn)"1"碼或"O"碼的概率相等，增加隨機碼的隨機性。全光異或 邏輯門B15可通過半導(dǎo)體光放大器、全光光纖環(huán)、全光干涉儀實現(xiàn)，最終實現(xiàn)全光真隨機碼 全光異或邏輯門A10輸出即為系統(tǒng)輸出的全光的真隨機碼。
實施方式2
圖3是本發(fā)明全光真隨機碼發(fā)生器的另一個具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如下 基于混沌激光的全光真隨機碼發(fā)生器，由混沌激光發(fā)生器Cll，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器C12，混 沌激光發(fā)生器D13,全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14，全光異或邏輯門B15構(gòu)成。
其中，混沌激光發(fā)生器Cll，由半導(dǎo)體激光器lla，準(zhǔn)直透鏡llb，分束器llc，光衰減器lld，偏振控制器lle和半導(dǎo)體激光器llf構(gòu)成，且各構(gòu)成元件之間自由空間光傳輸依次連 接。準(zhǔn)直透鏡lib的作用是將半導(dǎo)體激光器lla輸出的光進行準(zhǔn)直，變成平行光。分束器lie 的作用為將半導(dǎo)體激光器lla輸出的光分成兩束一束作為輸出光， 一束光注入到半導(dǎo)體激光 器llf，光衰減器lid的作用為調(diào)節(jié)注入到半導(dǎo)體激光器llf的光的功率，偏振控制器lie 的作用為調(diào)節(jié)注入光的偏振狀態(tài)使得與半導(dǎo)體激光器llf反饋回的光的偏振狀態(tài)相匹配。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器C12，由光釆樣器12a和光量化器12b構(gòu)成，且各構(gòu)成元件之間在自由 空間狀態(tài)下進行光信號傳輸依次連接。全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器c12通過對混沌激光發(fā)生器cll輸出 的光進行釆樣和量化后，輸出全光隨機碼。光采樣器12a作用為將連續(xù)的混沌激光進行采樣， 使其成為脈沖信號。光量化器12b對經(jīng)過采樣的信號進行量化或編碼，使得其輸出為數(shù)字光 信號，輸出的序列為全光隨機碼。
混沌激發(fā)生器D13，由半導(dǎo)體激光器13a、準(zhǔn)直透鏡13b、分束器13c、光衰減器13d和 反射鏡13e構(gòu)成，且它們之間自由空間光傳輸依次連接。準(zhǔn)直透鏡13b的作用是將半導(dǎo)體激 光器13a輸出的光進行準(zhǔn)直，變成平行光。分束器13c的作用為將半導(dǎo)體激光器13a輸出的 光分成兩束一束作為輸出光， 一束入射到反射鏡13e，光衰減器lid的作用為調(diào)節(jié)注入到半 導(dǎo)體激光器13a的光的功率，反射鏡13e的作用為將入射光反射回半導(dǎo)體激光器13a?；煦?激光發(fā)生器D13通過自由空間光傳輸連接到全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14由光采樣器14a和光量化器14b構(gòu)成。且它們之間通過自由空間光 傳輸依次連接。全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14通過對混沌激光發(fā)生器D13輸出的光進行采樣和量化后， 輸出全光隨機碼。光采樣器14a作用為將連續(xù)的混沌激光進行采樣，使其成為脈沖信號。光 量化器14b對經(jīng)過采樣的信號進行量化或編碼，使得其輸出為數(shù)字光信號，輸出的序列為全 光隨機碼。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器C12與全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14通過自由空間光傳輸與全光異或邏輯門B15 連接，全光異或邏輯門B15完成對全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器C12和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14輸出的數(shù)字信 號進行異或運算，這樣做的目的是為了實現(xiàn)數(shù)字信號出現(xiàn)"1"碼或"0"碼的概率相等，增 加隨機碼的隨機性。全光異或邏輯門A10輸出即為系統(tǒng)輸出的全光的真隨機碼。全光異或邏 輯門B15可通過半導(dǎo)體光放大器、全光光纖環(huán)、全光干涉儀實現(xiàn)，最終實現(xiàn)全光真隨機碼。
本發(fā)明采用上述基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，
混沌激光發(fā)生器Cll由半導(dǎo)體激光器lla輸出的光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡llb準(zhǔn)直后，通過光束 器llc分成兩束， 一路作為混沌激光輸出通道， 一路通過光衰減器lld后，通過偏振控制器 lie,注入到半導(dǎo)體激光器llf后，反射回半導(dǎo)體激光器lla，光衰減器lld用來調(diào)整反饋光 的強度，最終實現(xiàn)混沌激光輸出。芏尤悮數(shù)摶俠器(J匸通遼對y昆沌微尤友生器Cll 前出的光迸仃米樣和量化，湔出全光隨機碼。
混沌激光發(fā)生器D13由半導(dǎo)體激光器13a輸出的光，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡13b準(zhǔn)直后，通過光束 器13c分成兩束， 一路作為混沌激光輸出通道， 一路通過光衰減器13d后，通過反射鏡13e 反射回半導(dǎo)體激光器13a，光衰減器13d用來調(diào)整反饋光的強度，最終實現(xiàn)混沌激光輸出。
全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14對混沌激光發(fā)生器D13輸出的混沌激光進行采樣和量化，實現(xiàn)全光 隨機碼，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器C12和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14輸出的隨機碼通過全光異或邏輯門B15,
全光異或邏輯門B15完成對全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器12和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器D14輸出的全光隨即 碼進行異或運算，這樣做的目的就是為了實現(xiàn)數(shù)字信號出現(xiàn)"1"或"0"碼的概率相等。全 光異或邏輯門B15可通過半導(dǎo)體光放大器、全光光纖環(huán)、全光干涉儀實現(xiàn)，最終實現(xiàn)全光真 隨機碼全光異或邏輯門B15輸出即為系統(tǒng)輸出的全光的真隨機碼。
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權(quán)利要求
1.一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，包含有混沌激光發(fā)生器，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及全光異或邏輯門，其特征在于由混沌激光發(fā)生器I(1)發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器I(2)；混沌激光發(fā)塵器II(3)發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器II(4)，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I(2)和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II(4)發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺猱惢蜻壿嬮T(5)構(gòu)成基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置。
2. 權(quán)利要求1所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，其特征在于混沌激光發(fā)生 器I (l)和混沌激光發(fā)生器II (3)發(fā)出的光信號是混沌激光。
3. 權(quán)利要求1所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，其特征在于全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器i (2)和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器n (4)發(fā)出的光信號是全光隨機碼。
4. 權(quán)利要求1、 2或3所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，其特征在于光信 號傳輸是光纖傳輸、自由空間傳輸或者是光纖和自由空間傳輸。
5. 權(quán)利要求1或2所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，其特征在于混沌激光 發(fā)生器I (l)和混沌激光發(fā)生器II (3)是半導(dǎo)體激光器或者是光纖激光器。
6. 權(quán)利要求5所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置，其特征在于半導(dǎo)體激光器 或光纖激光器是光反饋半導(dǎo)體激光器、光注入半導(dǎo)體激光器或者是光纖激光器。
7. —種用于權(quán)利要求1所述的基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，包括基于 混沌激光真隨機碼發(fā)生的方法，其特征在于混沌激光發(fā)生器I (l)發(fā)出連續(xù)的混沌激光信號傳 輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器I (2)產(chǎn)生全光隨機碼；混沌激光發(fā)生器II(3)發(fā)出連續(xù)的混沌激光信號 傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器II (4)產(chǎn)生全光隨機碼，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I (2)和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器n (4) 產(chǎn)生的全光隨機碼傳輸?shù)饺猱惢蜻壿嬮T(5)，全光異或邏輯門(5)發(fā)生全光真隨機碼。
8. 權(quán)利要求7所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，其特征在于混 沌激光發(fā)生器I (l)和混沌激光發(fā)生器II (3)是兩個互不相關(guān)的混沌激光。
9. 權(quán)利要求7所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，其特征在于混 沌激光發(fā)生器I (l)經(jīng)過全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I (2)實現(xiàn)對混沌激光的采樣和量化，輸出"1"或"0"的全光隨機碼。
10. 權(quán)利要求7所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，其特征在于混 沌激光發(fā)生器II (3)經(jīng)過全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II (4)實現(xiàn)對混沌激光的采樣和量化，輸出"1"或"0"的全光隨機碼。
11. 權(quán)利要求7所述的一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置的發(fā)生方法，其特征在于全 光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I (2)和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II(4)輸出的全光隨機碼，輸入到全光異或邏輯門(5) 進行全光異或邏輯運算，全光異或邏輯運算增加系統(tǒng)隨機碼的隨機性，發(fā)生全光真隨機碼。
全文摘要
一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生裝置及其發(fā)生方法是由混沌激光發(fā)生器I和混沌激光發(fā)生器II發(fā)出的光信號分別傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器I和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II發(fā)出的光信號傳輸?shù)饺猱惢蜻壿嬮T構(gòu)成全光真隨機碼發(fā)生裝置；其發(fā)生方法是混沌激光發(fā)生器I和混沌激光發(fā)生器II發(fā)出連續(xù)的混沌激光信號分別傳輸?shù)饺饽?shù)轉(zhuǎn)換器I和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II產(chǎn)生全光隨機碼，全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器I和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換器II產(chǎn)生的全光隨機碼傳輸?shù)饺猱惢蜻壿嬮T發(fā)生全光真隨機碼。本發(fā)明產(chǎn)生的全光真隨機碼帶寬可達幾十GHz，具有極寬頻帶、抗電磁干擾、保密性強等優(yōu)點，應(yīng)用于數(shù)字光通信中作為加擾信號，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
文檔編號H03K3/42GK101621287SQ20091007513
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者張明江, 楊玲珍, 媛 武, 王云才 申請人:太原理工大學(xué)