半导体激光器长距离共驱混沌同步机制研究

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本文数值研究了基于混合放大器中继和周期色散补偿的长距离共驱半导体激光器混沌同步方案。共驱混沌同步系统可实现响应激光器之间的高同步性,同时驱动激光器和响应激光器的输出之间相关性很低,提高了系统安全性,因此在混沌保密通信以及密钥分发领域的应用比较广泛。混沌光通信与现代光纤技术相兼容,通过在共驱混沌同步系统中加入光纤链路,可以实现安全、长距离的混沌光通信,但链路中的损耗、色散和非线性效应也会很大程度降低信号质量,不利于系统同步,因此实现长距离共驱混沌同步的关键在于对光纤链路损伤的补偿。近年来,长距离混沌保密通信和密钥分发被广泛研究,链路的色散补偿通常采用色散补偿光纤(DCF),结合掺铒光纤放大器(EDFA)补偿功率损耗实现了百公里城域网光纤传输。DCF的色散补偿效率、EDFA引入的自发辐射(ASE)噪声以及非线性效应是限制传输距离达到千公里城际网的关键因素。因此,从降低ASE噪声,抑制光纤非线性的影响对于实现城际网混沌同步具有重要意义。本文以光反馈分布式反馈(DFB)半导体激光器为驱动源,标准单模光纤(SMF)为混沌信号传输介质,两光反馈DFB激光器作为响应激光器构建了长距离共驱混沌同步系统,在优化链路传输性能上,主要开展了以下两方面研究:1.采用EDFA中继和周期性色散补偿的方式补偿链路损伤。在模拟上通过优化光纤链路的入纤光功率以及单跨跨距,降低非线性效应的影响,探究EDFA中继的半导体激光器共驱混沌同步距离极限。2.研究发现分布式光纤拉曼放大器(FRA)具有低噪声的优势,同EDFA混合放大可实现高增益、低噪声的放大,因此我们改用FRA+EDFA混合放大的方式降低ASE噪声的影响。调节两放大器的增益比,验证了超过千公里共驱混沌同步可行性。本研究为实现千公里共驱光纤混沌同步提供了借鉴意义,可被应用于城际网混沌保密通信以及密钥分发。
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