【摘 要】
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伴随着信息社会的高速发展,5G与高速光通信网络的快速普及。高速率、大容量的通信网络为人类生活带来便利的同时,网络信息安全问题愈发重要。网络安全是国家战略,信息加密是网络安全的核心技术之一。目前基于数学算法的加密方式安全性难以保证。量子密钥分发虽具有来自物理层的绝对安全保障,但现有方案的密钥分发速率与传输密钥的兼容性限制量子密钥分发的使用。混沌激光同步可实现经典物理层密钥分发,混沌密钥分发因其在分发
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伴随着信息社会的高速发展,5G与高速光通信网络的快速普及。高速率、大容量的通信网络为人类生活带来便利的同时,网络信息安全问题愈发重要。网络安全是国家战略,信息加密是网络安全的核心技术之一。目前基于数学算法的加密方式安全性难以保证。量子密钥分发虽具有来自物理层的绝对安全保障,但现有方案的密钥分发速率与传输密钥的兼容性限制量子密钥分发的使用。混沌激光同步可实现经典物理层密钥分发,混沌密钥分发因其在分发速度和安全性方面具有巨大的潜在优势,并且与当前的光纤通信兼容,是一种有前途的高速密钥分发技术。目前的混沌密钥分发方案主要基于闭环同步与外部随机调制,系统所带来的数十纳秒的同步恢复时间制约了密钥分发速率。因此,提出一种高速且安全的混沌密钥方案具有重要意义。本论文围绕噪声光驱动分布式布拉格反射激光器混沌密钥分发系统的构建,开展如下两方面主要工作:(1)在实验与数值模拟上观察到了分布式布拉格反射激光器受噪声光驱动产生混沌的动力学特性,并进一步分析了注入强度、频率失谐对产生混沌的影响。结果表明分布式布拉格反射激光器相比于普通半导体激光器有着更大的产生混沌的频率失谐范围。且当频率失谐大于25 GHz以上时,产生的混沌信号能量集中在低频部分,频谱平坦。同时发现当噪声光在主模注入时,可产生关联维度为6的高维混沌且混沌的关联维度波动较大;当噪声光在边模时,产生混沌的关联维度约为2且波动较小。(2)数值模拟上搭建了噪声光驱动分布式布拉格反射激光器混沌密钥分发系统的理论模型,研究了噪声光主模注入与边模注入对同步系数的影响,调制参数对同步恢复时间与开关对比度的关系。分析了系统的密钥分发速率。结果表明,噪声光在边模注入时用户双方可获得更高的同步系数,且驱动与响应的相关系数更低。分布式布拉格反射激光器与具有外部反馈的混沌激光器相比具有更短的同步恢复时间(~5.5 ns)。最终,在具有色散补偿的192公里光纤链路上实现了误码率为3.8×10-3,速率为285.6 Mbit/s的密钥分发。
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