半导体环形激光器在高速双向混沌安全通信中的应用

"这篇研究论文探讨了一种基于半导体环形激光器(SRLs)的高速双向双信道混沌保密通信系统。通过交叉双光反馈抑制激光器的混沌延时特征，然后利用混沌信号注入增强带宽和实现混沌同步。论文详细分析了驱动激光器和响应激光器在混沌特性和同步特性方面的表现，并展示了在10Gbit/s信号传输10km时，解调信息的Q因子值能保持在6以上，证明了系统的高效性能。关键词包括半导体环形激光器、混沌保密通信、双信道和双向通信。" 这篇论文深入研究了混沌同步现象在信息安全通信中的应用，特别是在半导体激光器领域。混沌同步的概念由Pecora和Carroll于1990年提出，自那时起，它已成为信息安全领域的热门研究方向。论文作者提出了一种创新的方法，利用半导体环形激光器的特性，设计了一个高速、双向、双信道的混沌保密通信系统。 系统的核心在于交叉双光反馈机制，它可以有效地抑制驱动激光器的顺时针和逆时针模式的混沌延时特征，从而产生适合通信的混沌信号。这些混沌信号随后注入到响应激光器中，增强了信号带宽，并促进了混沌同步的发生。这种同步使得两个响应激光器能够在保持混沌状态的同时，实现信息的双向传输，提高了通信的保密性。 实验和仿真结果显示，驱动激光器在特定的交叉双光反馈条件下可以产生具有良好隐藏延时特性的混沌信号。响应激光器在注入这些混沌信号后，其输出信号的带宽显著增加，同时，通过调整注入强度和频率失谐值，可以实现高质量的等时混沌同步。 在10Gbps的通信速率下，即使通信距离达到10公里，解调信息的质量（Q因子）仍然维持在6以上，这表明该系统的稳定性和可靠性。这种混沌保密通信方案对于长距离、高数据速率的通信具有潜在的应用价值，特别是在需要高度安全性的网络通信中。 论文还引用了之前的研究，如基于互耦半导体激光器的双向通信方案和单个激光器注入到多个响应激光器的双向通信方法，展示了混沌同步在双向通信中的重要作用。然而，当前的光混沌保密通信研究仍然主要集中在单一的混沌载体和单向传输，而本论文提出的双向双信道系统为混沌通信提供了新的视角和可能性。 这篇论文通过详细理论分析和实验验证，为基于半导体环形激光器的混沌保密通信提供了新的设计思路，为未来高安全性的光通信网络的发展奠定了基础。