一种远程星型激光网络的光混沌同步系统技术方案

本实用新型专利技术一种远程星型激光网络的光混沌同步系统包括：中心节点激光器和若干边沿节点激光器；其中，第一半导体激光器发出的光信号依次经过环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一光隔离器后注入到多注入模块；第一可变衰减器连接于第一偏振控制器和光环形器之间以调节光信号的强度；多注入模块将光信号等分成若干份，每一部分光信号流入不等长的光纤分支后合成为一个重组光信号；重组光信号经过第四光耦合器、掺铒光纤放大器、第五光耦合器后注入到多个边沿节点激光器中。通过新的多注入模块，在长距离情况下，不仅实现了边沿节点激光器之间的高同步，同时还使中心节点激光器和边沿节点激光器之间的关联系数降低至0.18。

【技术实现步骤摘要】
一种远程星型激光网络的光混沌同步系统
本技术涉及半导体激光领域，具体涉及一种远程星型激光网络的光混沌同步系统。
技术介绍
时代发展伴随而来的信息安全问题络绎不绝，近二十多年来，人们对混沌保密通信进行了大量的研究。由于混沌信号的非周期性、类噪声、连续宽带频谱以及对初始条件敏感性等独特属性，构成了混沌信号天然的隐蔽性，其成为良好的通信载体，据此混沌信号所携带的信息将很难被截获，从而保证信息的安全保密传输。半导体激光器产生的光混沌由于其高带宽、高复杂性以及容易获得等优良特性，近年来成为一个热门的话题。它的应用非常广泛，在保密通信、雷达、物理随机数产生、时域反射技术，甚至于信息处理等等领域都有涉及。特别要提的是在保密通信领域，半导体激光器产生的光混沌具有天然高调制带宽以及光纤的长距离低损耗传输特性，使得激光混沌保密通信具有了良好的高速信息承载能力和可远距离传输特性，具有重要的研究和应用价值。混沌半导体激光器之间的同步是实现保密通信和安全密钥分配的必要条件。近年来，星型激光器网络吸引了不少的关注，在此网络中，多个边沿节点激光器与一个中心节点激光器链接，中心节点激光器通过光反馈产生光混沌信号并输入到各个边沿节点激光器中。星型激光器网络节点之间的混沌同步启发了多注入通信方案和先进的安全密钥分配网络的提出。Zamora-Munt等人研究了星型激光器网络中多个边沿节点激光器之间的零延时同步。Bourmpos等人研究了具有不对称耦合的边沿节点激光器和中心节点激光器的星型网络的同步参数敏感性。而最近，有人从理论上研究了具有不等时间延迟的星型激光网络的同步机制。希腊Argyris等人通过实验实现了星型半导体激光器网络中边沿节点之间的高质量混沌同步。这些研究都可归类为对于单注入星型半导体激光器网络的研究，所谓单注入是中心节点激光器产生的光混沌通过耦合直接注入相应的边沿节点激光器。上述所有成果对于星型半导体激光器网络在现实中的应用都有重大意义。但如果考虑到现实情况，边沿节点激光器之间的高质量同步是需要的，同时边沿节点激光器和中心节点激光器之间的低关联系数也是需要的。前者为边沿节点激光器之间的以安全为导向的应用提供了安全保证，后者能确保系统的安全性。对于远距离半导体激光器网络，当中心节点的输出与边沿节点激光器的输出高度相似时，它们之间的长距离的光纤链路为窃听者提供了一个可行的攻击途径。然而，在大多数单路光注入星型网络中，边沿节点激光器和中心节点激光器之间的关联系数都非常高，通常在0.7左右。因此，基于上述考虑，探索一个新方式来减小边沿节点激光器和中心节点激光器之间的关联系数是非常有必要的。
技术实现思路
为解决现有单路光注入星型网络中的边沿节点激光器和中心节点激光器之间的关联系数非常高的问题，本技术提出了一种远程星型激光网络的光混沌同步系统。本技术提出的一种远程星型激光网络的光混沌同步系统，其特征在于，包括：中心节点激光器，其中，所述中心节点激光器包括第一半导体激光器、光环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一可变衰减器、第一光隔离器、多注入模块、第四光耦合器、掺铒光纤放大器及第五光耦合器；若干边沿节点激光器；其中，所述第一半导体激光器发出的光信号依次经过所述环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一光隔离器后注入到所述多注入模块；所述第一可变衰减器连接于所述第一偏振控制器和所述光环形器之间以调节所述光信号的强度；所述多注入模块将所述光信号等分成若干份，每一部分光信号流入不等长的光纤分支后合成为一个重组光信号；所述重组光信号经过所述第四光耦合器、掺铒光纤放大器、第五光耦合器后注入到所述多个边沿节点激光器中。进一步的，还包括第二光隔离器，与所述第四光耦合器连接，以将所述重组光信号导出进行混沌信号的测量。进一步的，所述第二光隔离器通过连接光功率计、光谱分析仪、电子频谱分析仪及宽带数字示波器来进行混沌信号的测量。进一步的，所述多注入模块包括第二光耦合器、若干第二偏振控制器及第三光耦合器；所述光信号经过所述第二光耦合器后等分成若干份，每一部分光信号流入不等长的光纤分支后，分别经过所述多个第二偏振控制器，经过所述第三光耦合器合成为一个重组光信号。进一步的，所述多个第二偏振控制器的个数为3。进一步的，所述边沿节点激光器包括第三偏振控制器、第二可变衰减器、第六光耦合器及第二半导体激光器；所述重组光信号经过所述第三偏振控制器、第二可变衰减器、第六光耦合器注入到所述第二半导体激光器中。进一步的，所述第六光耦合器为10:90的光耦合器。进一步的，所述第一半导体激光器为低噪声半导体激光器。进一步的，所述多个边沿节点激光器的个数为2。进一步的，所述第一光耦合器为50:50的光耦合器。本技术的有益效果为远程星型激光网络的光混沌同步系统中，通过新的多注入模块实现从中心节点激光器到边沿节点激光器的多路光混合注入，在长距离情况下，不仅实现了边沿节点激光器之间的高同步，同时还使中心节点激光器和边沿节点激光器之间的关联系数降低至0.18，在距离上有很好的延展性。并且可以广泛应用于其他的拓扑型网络中，比如网格型、环型以及其他混合型的拓扑结构中，还可以有效支持各种要求高安全的应用，如多用户混沌通信网络和安全密钥分发网络等。附图说明图1为本技术远程星型激光网络的光混沌同步系统一实施方式的系统结构图。图2为10千米的光纤传输距离下各边沿节点激光器的光混沌时域波形和频谱图。图3为远程星型激光网络的光混沌同步系统的任意边沿节点激光器之间的CCmax在不同的注入功率和不同频率失谐下的演化曲线。图4为本技术远程星型激光网络的光混沌同步系统在传输距离为80千米的光混沌同步通信的效果图。具体实施方式本技术通过新的多注入模块实现从中心节点激光器到边沿节点激光器的多路光混合注入，在长距离情况下，不仅实现了边沿节点激光器之间的高同步，同时还使中心节点激光器和边沿节点激光器之间的关联系数降低至0.18，在距离上有很好的延展性。图1为本技术远程星型激光网络的光混沌同步系统1一实施方式的系统结构图。图中，1为远程星型激光网络的光混沌同步系统，2为中心节点激光器，3为边沿节点激光器，12为第一半导体激光器，14为光环形器，16为第一光耦合器，18为第一偏振控制器，20为第一可变衰减器，22为第一光隔离器，24为多注入模块，26为第四光耦合器，28为第二光隔离器，30为掺铒光纤放大器，32为第五光耦合器，34为第三谐振控制器，36为第二可变衰减器，38为第六光耦合器，40为第二半导体激光器。请参阅图1，为本技术远程星型激光网络的光混沌同步系统一实施方式的系统结构图。在本实施方式中，远程星型激光网络的光混沌同步系统1包括：中心节点激光器2和若干边沿节点激光器3。中心节点激光器2包括第一半导体激光器12、光环形器14、第一光耦合器16、第一偏振控制器18、第一可变衰减器20、第一光隔离器22、多注入模块24、第四光耦合器26、掺铒光纤放大器30及第五光耦合器32。第一半导体激光器12发出的光信号依次经过环形器14、第一光耦合器16、第一偏振控制器18、第一光隔离器22后注入到多注入模块24。第一可变衰减器20连接于第一偏振控制器18和光环形器14之间以调节光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程星型激光网络的光混沌同步系统，其特征在于，包括：中心节点激光器，其中，所述中心节点激光器包括第一半导体激光器、光环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一可变衰减器、第一光隔离器、多注入模块、第四光耦合器、掺铒光纤放大器及第五光耦合器；若干边沿节点激光器；其中，所述第一半导体激光器发出的光信号依次经过所述光环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一光隔离器后注入到所述多注入模块；所述第一可变衰减器连接于所述第一偏振控制器和所述光环形器之间以调节所述光信号的强度；所述多注入模块将所述光信号等分成若干份，每一部分光信号流入不等长的光纤分支后合成为一个重组光信号；所述重组光信号经过所述第四光耦合器、掺铒光纤放大器、第五光耦合器后注入到所述多个边沿节点激光器中。

【技术特征摘要】
1.一种远程星型激光网络的光混沌同步系统，其特征在于，包括：中心节点激光器，其中，所述中心节点激光器包括第一半导体激光器、光环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一可变衰减器、第一光隔离器、多注入模块、第四光耦合器、掺铒光纤放大器及第五光耦合器；若干边沿节点激光器；其中，所述第一半导体激光器发出的光信号依次经过所述光环形器、第一光耦合器、第一偏振控制器、第一光隔离器后注入到所述多注入模块；所述第一可变衰减器连接于所述第一偏振控制器和所述光环形器之间以调节所述光信号的强度；所述多注入模块将所述光信号等分成若干份，每一部分光信号流入不等长的光纤分支后合成为一个重组光信号；所述重组光信号经过所述第四光耦合器、掺铒光纤放大器、第五光耦合器后注入到所述多个边沿节点激光器中。2.如权利要求1所述的远程星型激光网络的光混沌同步系统，其特征在于，还包括第二光隔离器，与所述第四光耦合器连接，以将所述重组光信号导出进行混沌信号的测量。3.如权利要求2所述的远程星型激光网络的光混沌同步系统，其特征在于，所述第二光隔离器通过连接光功率计、光谱分析仪、电子频谱分析仪及宽带数字示波器来进行混沌信号的测量。4.如权利要求1所述的远程星型激光网络的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴加贵，熊雪燕，段丽娟，蔡倩，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：新型
国别省市：重庆,50