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1.4 无时延混沌激光的产生

1.4.1 研究概况

对于采用延时光反馈结构的具有固定反馈面和反馈腔长结构的激光器,其所产生的混沌激光带有明显的时延特征信息,亦即混沌信号具有一定的周期性,通常采用自相关函数和互信息技术表征时延特性。时延特性信息对利用混沌激光作为物理熵源产生高速物理随机数是极其有害的,会降低随机数的随机特性 [49] 。而对于混沌保密光通信,混沌激光具有时延特征信息会导致安全漏洞,会对混沌雷达和光时域反射仪引入虚警和误判。目前,研究者已经提出了很多方法来抑制混沌激光的时延特征信号。一方面,从混沌激光源本身出发,通过选择合适的反馈强度和注入电流来抑制混沌激光的时延特征信号 [50-51] ,这是目前最简单的抑制方法。同时,利用双光学反馈 [52-53] 、调制多重反馈 [54] 、光纤布拉格光栅反馈 [55-56] 、偏振旋转反馈 [57] 和滤波反馈 [58] 等方法,在选择适当的反馈强度下也可以抑制混沌激光的时延特征信号。然而,通过简单地控制半导体激光器的参数,不管简单的还是相对复杂的反馈,由于这些方案目前没有一个明确的研究机理,因此还存在很大的争议 [59] 。此外,可利用两个 [60] 或三个 [61-62] 级联耦合的半导体激光器输出无时延的混沌激光,但其结构极其复杂,同时需要优化更多的参数 [56] 。另一方面,根据混沌激光的应用场合不同,提出了其他抑制时延特征的方法。例如,在高速随机数产生过程中,通过对两个随机序列(两者不相关) [63] 或从混沌波动中提取的连续采样8位比特值 [64] 之间的差异进行“异或”运算来消除时延特征。该方案虽然在一定程度上可以对时延特征起到抑制作用,但是其实验所需的高速逻辑器件价格过于昂贵,不能被更多场合所应用,同时这些方案也面临着电子速率瓶颈等问题。对于混沌安全通信等方面的应用,可以将可能产生的时延特征信号通过伪随机二进制序列(作为数字密钥)集成到混沌延迟系统中将其隐藏起来 [65] 。然而,此方案仅是理论上模拟验证,距离实际应用仍有诸多问题。

在本书中,我们提出了单光注入联合随机散射光反馈法和受激布里渊散射法两种抑制时延特性的方案,并通过实验进行了验证和分析。 7nNsX8Mf0R3+Vwt4SZ3JHLVLTpjkKxRN5s7diPeEhfJ6iNaCUh9vuOirKiG2AlXr

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