引用本文:
郑亮,李秀玲,王瑛剑. 半导体激光器混沌通信研究进展[J]. 光通信技术,2020,44(1):1-5.
郑 亮1,2,李秀玲3*,王瑛剑1
(1. 海军工程大学 电子工程学院,武汉 430000; 2. 91954部队,湖南 永州 425000; 3. 忻州职业技术学院 计算机系,山西 忻州 034000)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:信息安全越来越受人们的重视,混沌光通信技术可以在物理层对光信号进行加密,因此成为了光纤通信的研究热点。简要介绍了混沌光通信的基本原理和关键技术,对近年来基于半导体激光器的混沌光通信研究所取得的进展进行了总结,并结合研究现状讨论了其未来发展方向。
关键词:半导体激光器;混沌光通信;光纤通信
中图分类号:TN929.1 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)01-0001-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.01.001
0 引言
光纤通信技术自从被提出以来,由于其高速率、大容量和低成本等特点,在各种数据传输系统中得到了广泛的应用。但是,目前光纤通信的信息加密手段主要是基于公共秘钥和数学算法的应用层加密技术,在物理层的光纤链路中并未采取有效的防护措施,这为信息安全埋下了隐患。而在混沌光通信系统中,信号的加密和解密步骤是基于硬件实现的,密钥是收发器的设备参数,因而可以从物理层实现对光纤通信系统的信息防护[1]。
1990年,L. M. Pecora和T. L. Carrol等人发表了关于混沌同步的理论研究成果,并采用电路混沌的方法对理论进行了验证[2],但是电路混沌系统受限于带宽和传输损耗,不适用于高速的加密通信。而激光混沌则完美克服了电路混沌的不足。1994年,Roy等人进行了第一次固体激光器之间的混沌同步实验[3]。1998年,VanWiggeren等人首次实现了基于掺铒光纤激光器的混沌激光加密通信[4]。2000年后,混沌光通信的研究开始朝着实用化的方向发展。2005年,在欧盟OCCULT项目的支持下,由雅典大学的A. Argyris领导的多国学者,在希腊商用环城光纤上以1 Gb/s的速率测试了混沌加密通信,传输距离为 120 km,误码率低于10-7 [5]。
在各种混沌光源中,半导体激光器(SL)由于技术成熟、体积小和成本低,已成为光纤通信的主要光源。所以,基于SL的混沌光通信技术也成为了近些年研究的热点。本文主要针对SL混沌光通信的几大研究重点,对近些年相关研究内容进行全面总结和讨论。
3 结束语
近年来,社会信息化进程不断加快,光通信技术正朝着安全、超高速和超大容量的方向快速发展,相应地,对混沌光通信的性能也提出了更高的要求。传统的添加单一扰动所产生的混沌光往往在安全性和带宽方面无法同时兼顾,所以,未来的趋势是研究如何结合多种扰动方式,产生安全性更高且带宽更宽的混沌光。在半导体激光器的选择方面,近年来,研究人员纷纷开始研究基于VCSEL的多扰动方式复用的混沌光通信系统,并利用VCSEL所具有的双偏振特性,着力构建更高安全度、更宽带宽的多路传输混沌光通信网络。