双向长距离混沌保密通信：安全性增强与应用

"这篇研究论文探讨了一种安全性增强的双向长距离混沌保密通信系统，该系统基于混沌同步原理，利用混沌信号的复杂性和不可预测性来保障通信的安全性。研究中，驱动激光器（DL）在特定的双混沌光注入参数下产生具有低时延特征（TDS）和宽频带的混沌信号。这些混沌信号被注入到两个响应激光器（RLs），通过优化注入参数，RLs能产生具有更低TDS和更宽频带的混沌信号，并与DL保持极低的相关性，确保了信号之间的独立性。通过两个RLs之间的高质量混沌同步，实现了双向混沌保密通信，提高了通信的安全性。在实验中，采用色散位移光纤和普通单模光纤作为传输介质，分别在20 Gbit/s和1 Gbit/s的信息传输速率下，经过120 km和140 km的长距离传输后，解调信息的Q因子仍能保持在较高水平，显示了系统的高效性和稳定性。关键词包括光通信、半导体激光器、混沌保密通信、混沌同步、双向传输和光纤。" 这篇研究主要关注的是混沌理论在通信安全领域的应用。混沌同步是其中的关键技术，它使得两个混沌系统在不完全相同的初始条件下，通过相互作用达到动态行为的相似性。在这个系统中，DL和RLs之间的混沌同步提供了保密通信的基础，因为混沌信号的微小差异在同步过程中会被放大，这使得任何试图窃取信息的第三方几乎无法解码。此外，优化的注入参数使得RLs产生的混沌信号具有更好的性能，降低了TDS并拓宽了频带，从而提高了通信的效率和保密性。 在实际应用方面，研究者使用了两种不同类型的光纤，即色散位移光纤和普通单模光纤，作为传输通道。这两种光纤的选择是为了模拟不同的传输环境，结果显示即使在长距离传输后，系统的解调性能仍然优秀，信息的Q因子保持在6以上（对于20 Gbit/s的信息在120 km后）和8以上（对于1 Gbit/s的信息在140 km后）。Q因子是衡量通信质量的重要指标，高的Q因子意味着低的误码率，因此这种混沌保密通信系统在长距离通信中具有显著优势。 这项工作为实现安全的长距离通信提供了一个创新的方法，结合了混沌理论和光学通信的优势，对于未来高安全性的光纤通信网络设计有着重要的参考价值。