發(fā)布時間：2018-09-08 10:48

【摘要】：近年來,由于光混沌在安全保密通信、混沌雷達、隨機數(shù)的產(chǎn)生等方面具有重大的應(yīng)用價值受到廣泛關(guān)注。盡管外腔反饋半導(dǎo)體激光器是常見的光混沌保密通信源,但是這種常見的光混沌保密通信源在獲得高維的混沌輸出同時相應(yīng)地引入了延時特征(TDS)。目前已提出許多關(guān)于這個問題的解決方案,但大部分的技術(shù)都是針對邊發(fā)射激光器(EELs)的。根據(jù)發(fā)射波長劃分,1550nm垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSELs)作為長波長激光器,不僅具有普通VCSELs優(yōu)于傳統(tǒng)EELs的諸多地方,而且在城際光互連、高速光網(wǎng)絡(luò)等方面具有重要的應(yīng)用價值。隨著混沌保密通信技術(shù)的不斷發(fā)展,能夠?qū)崿F(xiàn)多向通信方式的混沌同步網(wǎng)絡(luò)相繼被提出,這些混沌網(wǎng)絡(luò)大都基于常規(guī)邊發(fā)射激光器(EELs),但由于混沌載波帶寬的限制其信號傳輸能力都在10GHz以內(nèi),為了順應(yīng)現(xiàn)代大容量通信的需求,能夠?qū)崿F(xiàn)更高通信容量的混沌同步網(wǎng)絡(luò)有待提出。本文通過外腔偏振旋轉(zhuǎn)的光纖布拉格光柵(FBG)光反饋引入混沌,提出了一種新的抑制1550nmVCSEL混沌信號延時特征(TDS)的方法。同時采用FBG偏振旋轉(zhuǎn)光反饋,對多個1550nm VCSELs組成的同步通信網(wǎng)絡(luò)進行了研究。本文采用自旋反轉(zhuǎn)模型進行速率方程數(shù)值模擬,對混沌信號的輸出,采用自相關(guān)函數(shù)(SF)和排列熵方法(PE)來考察相關(guān)系統(tǒng)混沌信號的TDS。在1550nmVCSEL混沌同步網(wǎng)絡(luò)中,為了確�；煦绲挠行�性,采用了有效帶寬計算方法,并通過互相關(guān)函數(shù),計算了相關(guān)激光器之間的同步系數(shù)。研究結(jié)果表明：在合適的反饋條件下,偏振旋轉(zhuǎn)光反饋的VCSEL系統(tǒng)(VPFBGF-VCSELs)能有效地抑制混沌輸出的TDS。這種TDS的抑制能夠優(yōu)于傳統(tǒng)反饋方式下的TDS。另一方面,偏振旋轉(zhuǎn)光反饋下的1550nm VCSEL混沌同步網(wǎng)絡(luò)中,通過FBG偏振旋轉(zhuǎn)光反饋,驅(qū)動激光器(D-VCSEL)的TDS得到抑制。偏振分解的響應(yīng)激光器(R-VCSEL)的兩個偏振分量有效帶寬得到了較大提高,在較大的參數(shù)范圍內(nèi),R-VCSEL兩個正交方向的輸出混沌帶寬高達20GHz。各R-VCSEL相應(yīng)分量之間的完全同步系數(shù)接近1,即實現(xiàn)了寬帶同步的混沌載波輸出。本文的研究結(jié)果為實現(xiàn)安全性能較高且容量較大的光纖通信網(wǎng)絡(luò)提供了相關(guān)的理論指導(dǎo)。
[Abstract]:In recent years, optical chaos has attracted wide attention because of its great application value in secure communication, chaotic radar, random number generation and so on. Although the external cavity feedback semiconductor laser is a common optical chaotic secure communication source, this common optical chaotic secure communication source obtains high dimensional chaotic output and introduces the delay characteristic (TDS). Accordingly. Many solutions to this problem have been proposed, but most of the techniques are aimed at edge-emitting lasers (EELs). According to the wavelength division of 1550nm vertical cavity surface emitting laser (VCSELs) as a long wavelength laser, it not only has many advantages over traditional EELs, but also has important application value in intercity optical interconnection and high-speed optical network. With the development of chaotic secure communication technology, chaotic synchronization network which can realize multi-direction communication has been put forward one after another. Most of these chaotic networks are based on conventional edge-emitting lasers (EELs),). However, due to the limitation of chaotic carrier bandwidth, their signal transmission capability is within 10GHz. Chaotic synchronization networks with higher communication capacity need to be proposed. In this paper, a new method to suppress the delay characteristic (TDS) of 1550nmVCSEL chaotic signal is proposed by introducing chaos into the optical feedback of fiber Bragg grating (FBG) with polarization rotation of external cavity. At the same time, the synchronous communication network composed of multiple 1550nm VCSELs is studied by using FBG polarization rotation optical feedback. In this paper, the spin inversion model is used to simulate the rate equation. The output of chaotic signal is simulated. The autocorrelation function (SF) and permutation entropy method (PE) are used to investigate the TDS. of chaotic signal of correlation system. In 1550nmVCSEL chaotic synchronization network, in order to ensure the validity of chaos, the effective bandwidth calculation method is adopted, and the synchronization coefficient between correlated lasers is calculated by cross-correlation function. The results show that the polarization-rotated optical feedback VCSEL system (VPFBGF-VCSELs) can effectively suppress the TDS. of chaotic output under suitable feedback conditions. The inhibition of TDS is superior to that of TDS. in traditional feedback mode. On the other hand, in the 1550nm VCSEL chaotic synchronization network with polarization rotation optical feedback, the TDS of the laser (D-VCSEL) driven by FBG polarization rotation optical feedback is suppressed. The effective bandwidth of two polarization components of the polarization-decomposed response laser (R-VCSEL) is greatly improved, and the output chaotic bandwidth of R-VCSEL in two orthogonal directions is up to 20 GHz in a large range of parameters. The complete synchronization coefficient between the corresponding components of R-VCSEL is close to 1, that is, the chaotic carrier output of wideband synchronization is realized. The results of this paper provide relevant theoretical guidance for the realization of high security and large capacity optical fiber communication networks.
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

【共引文獻】

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本文編號：2230298