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随着信息化社会的高速发展,具备高速、高保密性的混沌通信系统成为了研究的热点。由于半导体激光器的动力学行为复杂,并具有高调制带宽和便于封装等诸多优势,因此基于半导体激光器的混沌同步及保密通信的研究受到广泛关注。信息的单向保密传输所存在的局限性,促使许多基于半导体激光器的双向保密混沌通信的方案被相关学者们相继提出。其中,受一个驱动混沌信号注入的两响应半导体激光器间混沌保密通信的方案中信息解调无需依靠混沌滤波效应,从而信息传输的速率不受混沌滤波效应的带宽限制。目前的研究主要集中在两个响应激光器受驱动混沌信号的相干光注入实现混沌同步及保密通信。已有的研究表明与相干光注入系统相比,非相干光注入系统对参数失配具有更好的容忍性。
本文提出了一种新型的基于驱动混沌信号非相干光注入的双向混沌同步通信系统。在该方案中,两个响应半导体激光器在同一驱动混沌信号的非相干光注入下获得混沌输出并实现彼此之间混沌同步,两响应激光器的混沌输出作为混沌载波分别对通信信道中两双向传输的信号进行隐藏,利用响应激光器之间的混沌同步系统接收端可实现信息的解调。另外,本文对系统的混沌同步特性以及响应激光器内部参数失配对系统同步特性的影响进行了研究,还对两个2Gbit/s的信息在该系统中双向传输时的隐藏和解调效果进行了分析。研究结果表明:通过选取合适的系统参量,可以实现响应激光器与驱动激光器之间同步系数较小而两响应激光器之间达到高质量混沌同步;两响应激光器之间的内部参数失配对它们的同步性能虽然有一定的影响,但影响比较小;信息能很好地隐藏在混沌载波中传输,在两个接收端都得到了有效解调。最后,通过考察窃听者可能获取信息的各个途径,证明了该系统进行信息的双向混沌保密通信具有安全性。