基于单环掺铒光纤激光器系统的混沌保密通信
掺铒光纤激光器反相位混沌同步及其编码
文章编号:025322239(2004)0122924掺铒光纤激光器反相位混沌同步及其编码3颜森林 迟泽英 陈文建(南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094)摘要: 针对单模双环掺铒光纤激光器具有光耦合相互作用的非线性动力学特点,应用“交叉注入反相位双环对两环主动被动”混沌同步方法,数值模拟实现了两组相互独立的单模单环掺铒光纤激光器激光分别和单模双环掺铒光纤激光器对应环激光混沌同步;提出并数值模拟了具有调制频率1kHz 和15kHz 的正弦信号的双环两环的两路混沌隐藏编码保密通信系统,它们解码质量好,保密性能强,可以很好地应用在混沌多路保密通信中。
关键词: 光纤通信技术;混沌;同步;编码;掺铒光纤激光器;双环中图分类号:TN911:O211161 文献标识码:A 3江苏省教育厅自然科学基金(02K JD510019)资助课题。
E 2mail :senlinyan @收稿日期:2002211201;收到修改稿日期:2003202210Chaos Synchronization Through R everse 2Phase and Its Encodingin Erbium 2Doped Fiber LasersY an Senlin Chi Zeying Chen Wenjian(School of Elect ronic Engi neeri ng a n d Photoelect ronic Tech nology ,Na nji ng U ni versi t y of Scie nce a n d Tech nology ,Na nji ng 210094)(Received 1Novembe r 2002;revised 10Februar y 2003)A bs t r act : A chaotic s ynchronization met hod of t he optical inte rcross 2injecting and reve rse 2p hasebetween dual 2ring and two rings is p resented ,based on t he nonlinear kinetic characte ristic of two lasing fields coupling each ot he r in e rbium 2doped fibe r dual 2ring lase r.Nume ricall y simulations s how t hat t he s ynchronous s ystems wit h two absolute sin gle 2mode e rbium 2doped fibe r single 2ring lase rs and a single 2mode e rbium 2doped fibe r dual 2ring lase r can be chaotic s ynchronization.Two channels of t he chaotic secure communications s ystems of dual 2ring 2two 2rings are p resented and nume rically simulated ,which mas k two sinusoidal f re quencies of 0.5kHz and 10kHz modulated signals.Their encodin g qualit y is ve ry good and securit y is robust.The y can be well applied in multi 2channel chaotic secure communications.K ey w ords : optical fiber communication technology ;chaos ;synchronization ;encoding ;erbium 2doped fiber laser ;dual 2ring1 引 言混沌是普遍存在的一种自然现象,其基本特性是它对初值条件极为敏感,它的变化具有随机特点,它的长期行为是不可以预测的。
基于反馈参数调制的掺铒光纤激光器混沌同步
器； )*+ 表示波分复用器； $ ,- ， $ ,. ， $",- 和 $",. 表示抽运光强， *表 示光电探测器； / 表示减法器； + 表示环 -"的损耗调制器
图$
双环掺铒光纤激光器 （ -） 相图和 （.） 功率谱
图0
驱动系统和响应系统的同步相图 （ -）同相位同步 （初值 ! - # $12， ! . # (1$， # - # %1(3， # . # %1(4，
!"##：%’&’，&#’’
［!%］ 图 ! 左侧所示， 动力学方程式可表示为 ! / B C #（ " D $ / " / % / ， （!/） / " / D !% " E ） ! E B C #（ " D $ E " E % E ， （!E） E " E C !% " / ） # ! % / B C（! D & F/ D " / ） % / D & F/ C !， （!:）
$ （ %） 其中 * 表示电流电压转换 )" # *& &$， ! " %） "% & !"（ （ %） （ %） （ %） 可以作为 系数 ! 两路电压之差 # # )" ’)
其中 ,"-% 为响应系统未加调制时的损耗系数， . 为反
$ （ （ 馈系数， / # .*& 0 %） # & !" &$ ’ ! " %） "% 为反馈强度， & $ 为反馈控制信号 ! 显然此函数为激光场强 & !（ " %）
! E B C（! D & FE D "# % % E D & FE C ! * （!9） E） 环 / 和环 E 各有一个波分复用器 （ GHI） 和一 段掺铒光纤（ 式中 & F/ 和 & FE 分别为环 / 和环 E 的 * !） 抽运光强， "/， " E 分别为环 / 和环 E 的输出激光场 强， %/， % E 分别表示两环中归一化反转粒子数， #/， # E 分别表示环 / 和环 E 中的损耗系数， $/， $ E 分别 表示环 / 和环 E 中的增益系数 *!% 为定向耦合器 ’% 对 !;’’ . 波长光的耦合系数* 字母上的点表示 ! $D 9J9 "， " 为归一化时间， "B (J "# ， "# 为 ,> 亚稳态寿 命， 本文取 !%.K * 两环通过耦合器 ’% 耦 "# "!%.K， 合在一起 * 当两环中的激光强频率锁定以后， 一个环 中的激光经过 " J# 相移进入到另一环中 * 为了实现同步， 我们复制一个完全相同的接收 （响应） 系统， 动力学方程式 （#） 为 ! （ "L/ B C #L L/ D !% "LE ）D $ / "L/ %L/ ， （#/） / " ! （ "LE B C #L LE C !% "L/ ）D $ E "LE %LE ， （#E） E " ! L/ B C（! D &LF/ D "L/# ） % %L/ D &LF/ C !， （#:） ! LE B C（! D &LFE D "LE# ） % %LE D &LFE C ! * （#9） 将驱动系统和响应系统对应信号的非线性之差作为 反馈信号来控制环 /L 的损耗调制器， 结构如图 ! 所
掺铒光纤激光器的混沌电路设计与实现
一
分析论证 了方 法的可行性 ［ ５ － ６ １ ｏ ２ ０ ０ ８年 ，杨磊等人 提 出双 环 掺铒 光纤 激光器 耦 合反馈 控制 混沌 的物 理模型 ， 利用定 向耦合器将系统 的输 出变量反馈 到 系统 中， 通 过 间接控制损耗 系数 ，并选 取适 当的反 馈 系数 ，实现对 系统混 沌 的控制 ［ ７ － ８ ］ ｏ李 丰等人根 据 双环掺铒光 纤激光器互耦合 的结构特 点， 提 出利 用 互注入对其 混沌进行控制 的方法 。本课题组利 用系 统本 身输 出和 定 向耦合 器构成 的耦 合 反馈相 移控 制方 法对 双环 掺铒 光纤 激光器 输 出特性 进行 了详细 的讨 论， 分 析 了反馈耦合 系数和相移系数对
第３ ７ 卷 第 ５期
燕 山大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖｌ ０ １ ．３７ Ｎ Ｏ ．５
！ 生！
文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ － ７ ９ １ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ）０ ５ — ０ ４ ４ ８ — ０ ５
０ 引 言
近年来 ， 双环 掺铒 光纤激光器 的动力学行为和
混沌特 性成为新 型光纤激 光器 的研 究热 点 。 。国 内外研 究 人员对 其 混沌特 性和 混沌 控制 方面 都进 行 了大 量 的理论 研究 ，例如 ：２ ０ ０ ５年 ，颜森 林等 人提 出双环 单模 掺铒 光 纤激 光器激 光混 沌相 移控 制 方法 以及物 理模型 ， 通过控制 电光相 位调制器外 调制 电压来控 制相移 ， 实现控制激光 混沌动力学行 为 。同时，又提 出双环掺铒光 纤激 光器激光混沌
基于半导体环形激光器的混沌安全保密通信
引用本文：张定梅.基于半导体环形激光器的混沌安全保密通信[J].光通信技术，2020,44(10):37-41.基于半导体环形激光器的混沌安全保密通信张定梅(荆楚理工学院数理学院，湖北荆门448000)摘要：为了满足保密通信的需求，提出了一种基于3个半导体环形激光器（SRL)进行双路混沌通信的方案，数值仿真后给 出了几种情况下的时间序列、自相关图与眼图，并讨论了传输距离对通信质量的影响。
研究表明：驱动SRL(D-SRL)仅在自反馈的条件下混沌信号质量较差；当引入互反馈后，混沌质量明显提高；随着传输距离的增加，量化保密通信质量的品质因子逐渐降低，但当距离增加到130 k m时，品质因子依然保持在6以上，该方案可以进行长距离双通道安全保密通信。
关键词：非线性光学；半导体环形激光器;保密通信；混沌;反馈中图分类号：TN929.11;0437.1 文献标志码：A 文章编号 $ 1002-5561 (2020) 10-0037-05D〇I：10.13921/ki.issn1002-5561.2020.10.010 开放科学（资源服务）标识码（OSID):Chaos secure communication based on semiconductor ring laserZHANG Dingmei(School of M athematics and Physics, Jingchu University of T echnology, Jingmen Hubei 448000, China)Abstract: In order to satisfy the demand of s ecure communication, a scheme of d ual-channel chaos communication based on three semiconductor ring 1asers(SRL)is proposed. The time series, autocorrelation diagrams and eye diagrams under different conditions are given through numerical simulation, and the influence of transmission distance on communication quality is also discussed.The research show t hat the quality of c haos signal is poor f or t he drive SRL(D-SRL) subjected t o self-feedback, after introducing mu- tualfeedback, the quality of chaos is significantly improved. As the transmission distance increases, the quality factor to quantify the quality of secure communication gradually decreases, but when the distance increases to 130 km, the quality factor remains above six. This scheme enables long-distance dual-channel secure communication.Key words: nonlinear optics; semiconductor ring laser; secure communication; chaos; feedbacko引言半导体激光器在外部光反馈、光电反馈和光注人 下可产生单周期、多周期和混沌等丰富的动力学态[1-3]。
《基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信》范文
《基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信》篇一一、引言随着科技的快速发展，信息安全已成为当今社会面临的重要问题。
传统的加密通信方法由于种种限制，已经难以满足现代信息安全的需求。
因此，寻求新的加密通信技术成为了研究的重要方向。
其中，基于中红外混沌激光的保密通信技术因其独特的安全性和可靠性受到了广泛关注。
本文将重点探讨基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信技术，旨在为未来的信息安全研究提供理论支持和指导。
二、中红外混沌激光的特性中红外混沌激光由于其特有的宽带谱和伪随机特性，为信息安全领域提供了强大的潜在应用。
其中，带间级联激光器作为产生中红外混沌激光的重要工具，具有高功率、高稳定性等优点。
其产生的混沌激光信号具有高度的复杂性和不可预测性，使得其在保密通信中具有很高的安全性。
三、带间级联激光器的工作原理带间级联激光器是一种通过级联多个能级间跃迁产生激光的器件。
其工作原理是利用电子在能级间的跃迁和辐射复合过程，产生光子并形成激光。
通过调整能级间的跃迁过程，可以控制激光的波长和强度，从而实现中红外波段的光子输出。
四、基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信技术基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信技术，主要是利用中红外混沌激光的复杂性和不可预测性进行信息传输。
具体实现过程包括：首先，通过带间级联激光器产生中红外混沌激光信号；然后，利用非线性动力学和光学滤波技术对混沌信号进行调制和处理；最后，通过光子检测和接收设备将信息传输至接收端。
在接收端，通过解调和解码技术将信息还原出来。
五、技术优势与挑战基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信技术具有以下优势：一是利用中红外波段的独特特性，具有较强的抗干扰能力和较高的安全性；二是通过复杂的混沌信号进行信息传输，使得信息难以被截获和破解；三是具有高功率、高稳定性的特点，使得信息传输距离更远。
然而，该技术也面临着一些挑战，如如何进一步提高混沌信号的复杂性和不可预测性、如何降低系统的误码率等。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的进步，对于各种环境下的压力监测需求日益增长，特别是在静冰压力监测方面，对于精确度和稳定性的要求尤为突出。
传统的压力传感系统在极端环境下往往面临信号失真、稳定性差等问题。
因此，研究新型的、适用于静冰压力监测的传感系统显得尤为重要。
本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，通过光纤技术，实现对静冰压力的高精度、高稳定性监测。
二、掺铒光纤混沌激光技术掺铒光纤混沌激光技术是一种利用掺铒光纤放大器（EDFA）产生混沌激光的技术。
掺铒光纤中Er3+离子的能级结构使得其能够产生特定波段的激光，而混沌激光具有优良的随机性和宽频谱特性，使其在通信、传感等领域具有广泛应用。
三、Bragg光栅技术Bragg光栅是一种利用光的干涉原理制作的光学元件，其核心作用是对特定波长的光进行衍射和反射。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅被用来检测由于压力变化引起的光纤中光波长的变化，从而实现对压力的测量。
四、系统设计与实现本文提出的静冰压力传感系统，以掺铒光纤混沌激光为光源，结合Bragg光栅技术，实现了对静冰压力的高精度、高稳定性监测。
系统主要由掺铒光纤激光器、Bragg光栅、光电探测器以及数据处理单元等部分组成。
其中，掺铒光纤激光器产生混沌激光，Bragg光栅对激光进行衍射和反射，光电探测器将光信号转换为电信号，数据处理单元对电信号进行处理和分析，最终得到压力值。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了该系统的性能。
实验结果表明，该系统具有高精度、高稳定性的特点，能够准确测量静冰压力的变化。
此外，我们还对系统的响应速度、抗干扰能力等方面进行了测试，结果表明该系统具有良好的性能。
六、结论本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，通过实验验证了其高精度、高稳定性的特点。
《基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信》
《基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，数据传输的安全性和保密性变得越来越重要。
传统的加密通信方法在面对日益复杂的网络攻击时显得力不从心。
因此，寻找一种高效、安全的通信方式显得尤为重要。
本文提出了一种基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信方法，旨在提供一种新的、可靠的通信安全保障手段。
二、带间级联激光器原理带间级联激光器（Interband Cascade Laser，ICL）是一种新型的半导体激光器，其工作原理基于电子在能带间的跃迁。
与传统的半导体激光器相比，ICL具有更宽的增益带宽、更高的输出功率和更低的阈值电流。
此外，ICL可以产生中红外的激光输出，这使得其在保密通信领域具有潜在的应用价值。
三、中红外混沌激光的产生混沌激光具有优良的随机性和复杂性，是一种理想的保密通信信号源。
本文利用ICL的特性，通过特定的调制技术，实现了中红外混沌激光的产生。
该混沌激光具有高熵、难以预测的特点，可以有效提高通信系统的保密性。
四、中红外混沌激光保密通信系统设计中红外混沌激光保密通信系统主要由发射端和接收端组成。
发射端采用ICL产生中红外混沌激光，并通过调制技术将信息加载到激光信号中。
接收端采用相应的解调技术，将加载的信息从激光信号中提取出来，实现信息的传输。
在系统设计中，我们采用了多种加密技术，如混沌序列加密、光子编码等，进一步提高系统的安全性。
此外，我们还采用了差分相干检测技术，提高了系统的抗干扰能力和信噪比。
五、实验结果与分析我们通过实验验证了基于ICL的中红外混沌激光保密通信系统的性能。
实验结果表明，该系统具有较高的传输速率和较低的误码率。
在一定的传输距离内，系统性能稳定，信息传输安全可靠。
此外，我们还对系统的抗干扰能力和信噪比进行了测试，结果表明系统具有较好的性能。
六、结论本文提出了一种基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信方法。
该方法利用ICL的特性，实现了中红外混沌激光的产生，并设计了一种高效、安全的通信系统。
《基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信》
《基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信》篇一一、引言随着信息技术的快速发展，数据传输的安全性和保密性变得越来越重要。
传统的加密方法在面对复杂的网络攻击和破解手段时，显得越来越脆弱。
因此，寻找一种高效、安全的通信方式成为了研究的热点。
中红外混沌激光保密通信技术以其独特的优势，如高带宽、低噪声、难以复制和破解等特点，受到了广泛的关注。
本文将探讨基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信技术，分析其原理、优势及在现实应用中的可能性。
二、带间级联激光器原理及中红外混沌激光的产生带间级联激光器是一种新型的半导体激光器，其工作原理是通过在半导体材料中实现电子的带间跃迁，从而产生激光。
中红外混沌激光则是通过在激光器中引入非线性效应，使激光输出呈现混沌状态。
这种混沌激光具有优良的保密性能，因为其输出信号具有高度的复杂性和随机性，难以被复制和破解。
三、中红外混沌激光保密通信技术中红外混沌激光保密通信技术利用中红外混沌激光的高带宽、低噪声和难以复制的特点，实现信息的加密传输。
在通信过程中，发送方通过带间级联激光器产生中红外混沌激光，将信息调制到激光信号中，然后发送给接收方。
接收方通过相应的解调技术，将调制在激光信号中的信息提取出来，实现信息的传输。
由于中红外混沌激光的输出信号具有高度的复杂性和随机性，即使攻击者截获了传输的激光信号，也难以破译其中的信息。
四、基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信的优势基于带间级联激光器的中红外混沌激光保密通信技术具有以下优势：1. 高带宽：中红外混沌激光具有较宽的频谱范围，可以实现高速、大容量的信息传输。
2. 低噪声：中红外混沌激光的输出信号具有较低的噪声水平，可以提高通信的信噪比，从而提高通信质量。
3. 安全性高：由于中红外混沌激光的输出信号具有高度的复杂性和随机性，难以被复制和破解，因此具有很高的安全性。
4. 灵活性好：带间级联激光器具有良好的温度和电流调谐性能，可以实现灵活的波长调谐和功率控制。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，对高精度、高灵敏度的压力传感系统的需求日益增长。
在众多领域中，特别是在地质勘探、海洋工程和极地研究等环境中，静冰压力的监测显得尤为重要。
近年来，基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光技术的Bragg光栅静冰压力传感系统逐渐成为了研究的热点。
本文旨在深入研究这种系统的原理、特性以及其在静冰压力测量中的应用。
二、掺铒(Er3+)光纤混沌激光技术掺铒(Er3+)光纤混沌激光技术以其独特的性质，如高光束质量、低噪声等，被广泛应用于光通信、光学测量等领域。
掺铒光纤中Er3+离子的能级结构使其能够产生特定波长的激光输出，为Bragg光栅静冰压力传感系统提供了稳定、可靠的光源。
三、Bragg光栅原理Bragg光栅是一种利用周期性结构对光进行衍射的元件。
在光纤传感器中，Bragg光栅能够根据外界压力、温度等物理量的变化，改变其衍射特性。
通过测量衍射光的强度、波长等参数，可以推算出外界物理量的变化。
四、基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统本系统以掺铒光纤混沌激光为光源，通过Bragg光栅对外界静冰压力进行测量。
系统主要由掺铒光纤激光器、Bragg光栅、光电探测器以及数据处理单元等部分组成。
当静冰压力发生变化时，Bragg光栅的衍射特性随之改变，光电探测器将这种变化转化为电信号，经数据处理单元处理后，最终得到静冰压力的值。
五、系统特性与实验结果本系统具有高灵敏度、高精度、抗干扰能力强等优点。
通过对实际冰层压力的测量，验证了系统的可靠性和准确性。
实验结果表明，本系统能够实时、准确地监测静冰压力的变化，为地质勘探、海洋工程和极地研究等领域提供了有力的技术支持。
六、结论本文研究了基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统。
通过深入分析系统的原理、特性和实验结果，证明了该系统在静冰压力测量中的优越性和实用性。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，光纤传感技术已成为现代工业、环境监测和生物医学等领域的重要工具。
其中，基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，以其高灵敏度、高分辨率和良好的稳定性等优点，受到了广泛的关注。
本文旨在深入探讨该系统的原理、设计、性能及其在静冰压力测量中的应用。
二、掺铒(Er3+)光纤混沌激光的基本原理掺铒光纤激光器是一种利用掺铒光纤中Er3+离子能级跃迁产生激光的光源。
其基本原理是：在泵浦光的激发下，Er3+离子从基态跃迁至激发态，随后通过非辐射跃迁和辐射跃迁的方式释放能量，产生混沌激光。
这种激光具有线宽窄、光谱纯度高、相干性好等优点，为Bragg光栅静冰压力传感系统提供了理想的激光源。
三、Bragg光栅的工作原理及在传感系统中的应用Bragg光栅是一种利用周期性结构对光进行衍射的器件。
其工作原理是：当光波通过Bragg光栅时，由于光栅的周期性结构，使得特定波长的光发生衍射，形成干涉条纹。
通过测量干涉条纹的变化，可以推算出外界物理量的变化。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅被用于感知静冰压力的微小变化，通过测量混沌激光在Bragg光栅中的衍射效应，实现压力的精确测量。
四、系统设计与性能分析本研究所设计的基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，主要包括掺铒光纤激光器、Bragg光栅、光电探测器及信号处理电路等部分。
系统通过将混沌激光引入Bragg光栅，利用其衍射效应实现压力的测量。
该系统具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快、稳定性好等优点，可实现对静冰压力的精确测量。
五、实验结果与讨论通过实验验证了该系统的性能。
实验结果表明，该系统在静冰压力测量中具有较高的灵敏度和分辨率，能够实现对微小压力变化的精确测量。
同时，该系统还具有良好的稳定性和重复性，为实际应用提供了可靠的保障。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，对压力传感系统的精度和稳定性要求日益提高。
在众多应用场景中，如海洋工程、石油开采以及环境监测等，静冰压力的监测显得尤为重要。
近年来，基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统因其高灵敏度、高分辨率和良好的稳定性而备受关注。
本文旨在研究这一系统的原理、设计及其在静冰压力传感中的应用。
二、掺铒光纤混沌激光与Bragg光栅原理1. 掺铒光纤混沌激光原理掺铒光纤激光器是一种利用掺铒光纤作为增益介质的激光器。
其工作原理是通过泵浦光激发Er3+离子，使其在特定波长下产生光放大效应，从而形成激光输出。
混沌激光是激光输出的一种特殊状态，具有宽频带、高复杂度等优点，有利于提高传感系统的性能。
2. Bragg光栅原理Bragg光栅是一种利用光栅效应实现光波调制的器件。
其工作原理是当光波通过光栅时，由于光栅周期性结构对光的干涉作用，会在特定波长处产生反射或透射，从而实现对光的调制和解调。
在压力传感系统中，Bragg光栅可用于测量由于压力变化引起的光纤长度变化，从而推算出压力值。
三、基于掺铒光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统设计该系统主要由掺铒光纤混沌激光源、Bragg光栅、光纤传输系统及信号处理与显示单元等部分组成。
其中，掺铒光纤混沌激光源提供稳定的激光输出，Bragg光栅用于测量由于静冰压力引起的光纤长度变化，光纤传输系统负责将信号传输至信号处理与显示单元进行数据处理与显示。
四、系统性能分析该系统具有高灵敏度、高分辨率和良好的稳定性等优点。
首先，掺铒光纤混沌激光的宽频带和高复杂度有利于提高传感系统的灵敏度和分辨率；其次，Bragg光栅的高精度测量能力可实现微小长度变化的精确测量；最后，通过优化光纤传输系统和信号处理算法，可进一步提高系统的稳定性和可靠性。
五、实验与结果分析通过实验验证了该系统的有效性。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，对于精确、高灵敏度的压力传感系统的需求日益增强。
特别是在极寒环境中，如静冰区域，压力的准确测量变得至关重要。
掺铒(Er3+)光纤混沌激光的独特性能以及Bragg光栅的高光敏性，使得其在静冰压力传感系统的应用中展现出巨大的潜力。
本文旨在研究基于这两项技术的传感系统，探讨其工作原理、性能优化以及在静冰压力测量中的应用。
二、掺铒光纤混沌激光与Bragg光栅概述1. 掺铒光纤混沌激光：掺铒光纤激光器利用Er3+离子的能级结构，在泵浦光的作用下产生激光输出。
其激光输出具有混沌特性，即光场在时间和空间上具有无规则的涨落。
这种特性使得掺铒光纤混沌激光在抗干扰性、随机噪声等方面表现出优异的性能。
2. Bragg光栅：Bragg光栅是一种利用光的干涉原理制成的周期性结构，其对于特定波长的光具有反射作用。
当Bragg光栅与掺铒光纤混沌激光结合时，能够形成高效的光纤传感器。
三、系统设计与工作原理1. 系统设计：基于掺铒光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统主要包括Er3+掺杂光纤、Bragg光栅、光探测器等部分。
通过改变光纤的掺杂浓度和Bragg光栅的周期性结构，可以实现对压力的精确测量。
2. 工作原理：当静冰区域受到压力作用时，光纤和Bragg光栅的结构会发生微小的变化，从而影响光在光纤中的传输和Bragg光栅的反射特性。
这些变化可以通过光探测器转换为电信号，进而实现对压力的测量。
四、性能优化与实验验证1. 性能优化：为了提高传感系统的灵敏度和准确性，我们通过优化Er3+掺杂浓度、Bragg光栅的周期性结构以及光纤的物理参数等手段，使得系统在极寒环境下仍能保持良好的性能。
2. 实验验证：我们通过在实验室模拟静冰环境，对传感系统进行了实验验证。
实验结果表明，该系统在静冰压力测量中表现出高灵敏度、高准确性的特点。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的进步，对于各种物理参数的精确测量显得愈发重要。
其中，静冰压力的监测是环境监测、地质工程、海洋研究等多个领域所关注的重要问题。
为此，我们需要一个可靠且高效的传感系统，来捕捉和解析这些微妙的压力变化。
本文将探讨基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究，旨在通过该系统实现对静冰压力的精准测量。
二、掺铒光纤混沌激光原理掺铒光纤作为一种特殊的光纤材料，能够在光信号的传输过程中实现光的放大和特定波长的选择。
Er3+离子是掺铒光纤的主要激活剂，其能级结构使得光纤能够产生特定波长的激光输出。
混沌激光则是一种具有高度随机性和复杂性的激光输出，其独特的性质使得其在某些应用中具有显著的优势。
三、Bragg光栅技术Bragg光栅是一种周期性光栅结构，通过衍射原理对光信号进行调制和检测。
在静冰压力传感系统中，Bragg光栅被用来感应并转化为电信号。
当压力作用于光栅上时，光栅的周期性结构会产生变化，这种变化能够被转换成电信号，从而实现压力的测量。
四、系统构建及工作原理本研究的静冰压力传感系统基于掺铒光纤混沌激光和Bragg 光栅技术构建。
首先，掺铒光纤产生特定波长的混沌激光。
然后，这种激光通过Bragg光栅，其产生的衍射信号被接收器捕捉并转换为电信号。
通过对电信号的处理和分析，可以得知光栅因压力而产生的形变情况，进而计算出作用在系统上的静冰压力。
五、系统性能及实验结果通过大量的实验测试和数据分析，该静冰压力传感系统展现出卓越的测量精度和稳定性。
它不仅能在复杂的环境条件下持续稳定地工作，还能精确地捕捉到微小的压力变化。
这为环境监测、地质工程和海洋研究等领域提供了重要的工具。
六、讨论与展望尽管该系统在静冰压力测量中取得了显著的成果，但仍存在一些挑战和问题需要解决。
例如，如何进一步提高系统的测量精度和稳定性，如何优化系统的结构以适应更复杂的环境等。
基于混沌保密的一种光纤通信方式
基于混沌保密的一种光纤通信方式
陈晓娟;王国光
【期刊名称】《东北电力大学学报》
【年(卷),期】2003(023)002
【摘要】混沌电子电路的实验表明了利用混沌做载波进行通信的可行性,提出了一个利用混沌做载波进行通信的光纤通信系统,并做了试验,采用掺铒光纤环路激光器产生波长为1.53 μm的混沌激光,混沌载波中载有10 MHz的信息,传输到接收系统,信息从混沌中得到恢复,因此混沌激光可用于高带宽的保密通信中.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】陈晓娟;王国光
【作者单位】东北电力学院,信息工程系,吉林,吉林,132012;吉林大学,物理学院,吉林,长春,130013
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.11
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1.一种新的混沌同步及保密通信方式 [J], 纪飚;陆佶人
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基于延时相移反馈控制的单环掺铒光纤激光器的混沌产生
基于延时相移反馈控制的单环掺铒光纤激光器的混沌产生王子健;姚治海;王晓茜;李增【摘要】In order to broaden the range of the chaos generating in the delay feedback system of the single-ring erbi-um -doped fiber laser (SEDFL), It is present that adding an electro-optical phase controller (EOPC) in the delay feedback loop. The phase shift of the EOPC is adjusted by changing frequency and amplitude of sine signal by using the oscilloscope and observing the time series and frequency spectrum. The results show that the SEDFL can enter into chaos states through intermittency route with increasing the frequency and amplitude of the sine signal that are outputted.%为了拓宽单环掺铒光纤激光器延时反馈系统的混沌产生区间,提出了在延时反馈回路中加入电光相位控制器.通过调节作用在电光相位控制器上的正弦信号的频率和幅值,来调节其相位,并通过观察示波器上的时间序列和频谱,研究系统的混沌产生.结果表明,随着正弦信号的频率和幅值的增加,单环掺铒光纤激光器系统以阵发方式进入混沌状态.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】4页(P34-37)【关键词】单环掺铒光纤激光器;反馈;相移;混沌产生【作者】王子健;姚治海;王晓茜;李增【作者单位】长春理工大学理学院,长春 130022;长春理工大学理学院,长春130022;长春理工大学理学院,长春 130022;长春理工大学理学院,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】O436铒光纤激光器的工作波长为1550nm，正好处于光纤损耗的最低窗口，并且具有耦合效率高、增益高、噪声低、输出的功率大、信道间的串扰很低、增益特性非常稳定等优点，所以掺铒光纤激光器在光纤通信方面有广阔的应用前景。
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》范文
《基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统的研究》篇一一、引言随着科技的发展，对于各种极端环境下的物理参数测量提出了更高的要求。
其中，静冰压力的测量在海洋工程、地质勘探、气候研究等领域具有重要价值。
传统的压力传感系统在低温、高压等极端环境下往往存在精度不高、稳定性差等问题。
因此，研究一种能够在静冰环境下准确测量压力的传感系统显得尤为重要。
本文提出了一种基于掺铒(Er3+)光纤混沌激光的Bragg光栅静冰压力传感系统，旨在解决上述问题。
二、掺铒光纤混沌激光技术掺铒光纤是一种常用的光纤放大器材料，其能够产生特定波长的光。
而混沌激光技术则以其独特的随机性和非周期性在信号处理和通信领域得到了广泛应用。
将掺铒光纤与混沌激光技术相结合，可以产生掺铒光纤混沌激光。
这种激光具有高信噪比、高稳定性和高抗干扰能力等优点，为压力传感系统的设计提供了有力的技术支持。
三、Bragg光栅原理Bragg光栅是一种利用光的干涉原理制成的周期性光学结构。
当光波在Bragg光栅中传播时，会发生衍射和干涉现象，形成特定的光谱。
通过测量光谱的变化，可以推算出光栅所受的压力、温度等物理量的变化。
因此，Bragg光栅被广泛应用于各种传感器和光学测量系统中。
四、系统设计本文提出的静冰压力传感系统主要由掺铒光纤混沌激光器、Bragg光栅和信号处理模块三部分组成。
其中，掺铒光纤混沌激光器负责产生稳定的混沌激光输出；Bragg光栅则作为压力敏感元件，将静冰压力转化为光谱变化；信号处理模块则负责对光谱信号进行采集、处理和输出。
五、实验与结果分析通过搭建实验平台，我们对所设计的静冰压力传感系统进行了性能测试。
实验结果表明，该系统在静冰环境下具有较高的压力测量精度和稳定性。
同时，通过对不同温度、不同压力条件下的实验数据进行分析，我们发现该系统的测量结果与实际值之间具有较好的一致性。
此外，该系统还具有较高的抗干扰能力和较长的使用寿命。
混沌系统在保密通信中的应用
混沌系统在保密通信中的应用
顾春明;沈柯
【期刊名称】《长春光学精密机械学院学报》
【年(卷),期】1998(021)003
【摘要】混沌保密通信是当今研究热闹课题之一。
本文就混沌系统应用于保密通
信中的基本理论，编码方式和密钥等内容作一简要讨论，并采用一次一密密码体制，用损耗调制ＣＯ２激光器混沌系统的输出作为密钥分别对本文文件、图形文件进行加密和解密。
这种一次一密加密方式是不可破译的。
【总页数】5页(P18-22)
【作者】顾春明;沈柯
【作者单位】长春光学精密机械学院光学物理系;长春光学精密机械学院光学物理
系
【正文语种】中文
【中图分类】TN918
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基于半导体环形激光器的高速双向双信道混沌保密通信
基于半导体环形激光器的高速双向双信道混沌保密通信∗王顺天;吴正茂;吴加贵;周立;夏光琼【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2015(0)15【摘要】Chaos is a fascinating phenomenon of nonlinear dynamical systems, and optical chaos communication has been one of potential frontier techniques to implement secure transmission of information. In this paper a novel high-speed bidirectional dual-channel chaos secure communication system is proposed based on semiconductor ring lasers (SRLs). In this system, the time delay signatures in chaotic output of clockwise (CW) and counterclockwise (CCW) patterns from a driving SRL (D-SRL) are firstly suppressed by using the double optical cross-feedback frame. Then, the chaotic output of D-SRL is injected into two response SRLs (R-SRLs) to drive the corresponding CW and CCW patterns of R-SRLs that are synchronized and bandwidth enhanced simultaneously. Thus, a bidirectional dual-channel chaos communication could be built based on chaotic synchronization of the two R-SRLs. We theoretically investigated the chaotic characteristics of a D-SRL under double optical cross-feedback and the chaotic synchronization features between R-SRL1 and R-SRL2 under different driving conditions. Results show that the time delay signatures of CW and CCW patterns of D-SRL could be effectively hidden under proper feedback conditions. The bandwidths of CW and CCWpatterns of the D-SRL could be enhanced significantly. Furthermore, high-quality isochronous synchronization between R-SRL1 and R-SRL2 can be realized by choosing appropriate injection strength and detuning frequency in D-SRL and R-SRLs. Finally, the communication performances of bidirectional dual-channel chaos secure communication based on this proposed system are preliminarily examined and discussed, and the simulated results demonstrate that for 10 Gbit/s message, the Q factor of decoded message could be maintained above 6 after 10 kilometers distance transmission.%提出了一种利用半导体环形激光器(SRLs)的新型高速双向、双信道混沌保密通信系统。
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笫36卷，增刊红外与激光工程2007年6月V01．36Suppl em ent I n舶I Ied锄d Las er E ngi n∞ri ng Jun．2007基于单环掺铒光纤激光器系统的混沌保密通信范文华，田小建，邓军，郑凡(吉林大学电子科学与工程学院，吉林长春130012)摘要：提出了带有光延迟反馈回路的单环掺铒光纤激光器系统，并对其动力学特性进行了分析。
在传输信息幅度较小时，利用信息掩盖技术在掺铒光纤激光器系统中实现了混沌的保密通信，即使系统的参数在一定范围内存在失配时，混沌同步也可以维持得非常好。
关键词：掺铒光纤激光器；混沌同步；保密通信；参数失配中图分类号：，I N918，TN248．1文献标识码：A文章编号；1007．2276(2007)增(激光)．0341．04C na onC S eC U r e C0m m U nl C anon W l t n Sl ngl e-nngJ1■』●●J●●J■●■●er bi um-doped f i ber l as er s ys t em s鄹蝌W en．hu钆1’I A N)(i a o．j i觚，D E N G J un，Zm玳G F蛆(co ncge o f EI∞岫l i c Sci e nce A ndEng i I l∞m l gJ i li n U I l i v c飓i劬C h龃g chun130012，C陋na)A bst r act：A n er bi u m—doped f i be r si I l gl e—r i ng l a se r s ys t em w i也opt i ca l del ay f的dback is proposed，龃d m e noI l l i nea r dyn锄i cs is a11al yzed．T he chaot i c s ec ur e coI I l】m uni c at i on i n er bi um doped肋er l ase r syst em s f or t ll e sc hem e of m es s age—m as l【i ng i s i nV e st i ga t ed num er i cal l y w i t l l s m al l锄pli t Il de of 咖sm it ted s i gnal．N um eri cal s i m ul at i on show s m at t lle syncl l I．oni枷on i s m ai l l t ai ned qui t e w el l w iⅡlII l i sm a t che s of p舢t ers am ong aI l印pr opr i at e啪ge．K ey w or d s：E r b i um—do ped f i be r l勰er；C haos synch∞毗枷0n；Secure c伽姗眦血al i∞；Pa捌ne衙m i s m at cbO引育自从Pecor a和c锄l l第一次提出混沌同步的概念以来【l】，许多激光系统中也观察到了混沌同步，如N d：Y A G激光器【2】、半导体激光器【3】和掺铒光纤激光器降61。
基于光学混沌系统的保密通信也出现了许多报道【‘卜引：Luo等人通过调制泵浦光功率产生了单模光纤混沌系统，利用此系统实现了混沌保密通信。
kw i s等人【8J研究了发射系统与接收系统相应参数失配时同步的鲁棒性。
通过数字仿真分析了耦合强度对混沌同步的影响，当不考虑噪声时，弱耦合强度能降低通信系统的误比特率。
许多研究者对光学混沌同步进行了研究，并提出了许多实现混沌保密通信的方法和技术。
但是还没有人对具有延迟光反馈注入的单环掺铒光纤激光器系统的通信方法进行研究。
文中研究了具有延迟光反馈注入的单环掺铒光纤激光器系统的动力学特性，并利用信息掩盖技术实现了混沌保密通信。
在没有噪声情况下，当系统参数失配变化时，对单环掺铒光纤激光器系统保密通信的性能进行了深入分析。
收■日靠t200r7．04—04薹盒项目t国家自然科学基金资助项目(60372061)作者■介I范文华(19r79．)男，河北临西人，助教，博士生，主要从事混沌动力学和混沌保密通信的研究．E删m：矗哪地@j l u．edu ．∞342红外与激光工程：先进激光技术发展与应用第36卷1单环掺铒光纤激光器系统单环掺铒光纤激光器系统属于B类激光器，其动力学方程只有两个自由度，因此系统不能在混沌状态下运行【9】。
因此为了实现系统的混沌化运行必须增加系统的自由度，时间延迟系统能够增加系统的自由度，并且能够非常容易地实现。
单模单环掺铒光纤激光器系统结构如图1所示。
环形激光器系统包含一个波分复用器，一段掺铒光纤和一个极化控制器。
耦合器C1位于激光器的输出端，把输出激光分为两部分：一部分是真正的输出部分，另一部分延迟而后通过耦合器C2注入环形激光器系统。
厶为环形激光器的抽运光强度。
其中，系统参数取值为拓1000，g=4700，厶=4，俞曲．01，盅70。
图1在相空间B D上的混沌吸引子图F培．1S衄m gea№ct or pr oj ec t i on o n m e pl锄e B D 掺铒光纤激光器是一个三能级系统，由于极化强度的弛豫速率非常小，因此动力学方程由场强E的速率方程和反转粒子数D的速率方程组成【9】：●E(力=一殷}(彳)+gE(f)D(f)一￡E p一％)●．D(彳)=1，。
+1+l E(力12】D(f)+，，一1，¨‘～1J 式中：表示伽历伪归一化时问，f=弦在掺铒光纤激光器中产1／钇，勿为Er3+离子亚稳态寿命，文中取Er3+离子亚稳态寿命为10m s，即勿=10m s。
七和譬分别为激光器的损耗系数和增益系数，印葡分别表示延迟增益系数和延迟反馈时间。
在另一篇论文中，我已经仿真分析了掺铒光纤激光器系统，当系数在很大范围内变化时，系统都能够运行在混沌状态。
图1显示了由场强E和反转粒子数D表示的相图吸引子。
说明这时带有光延迟反馈注入的掺铒光纤激光器系统能够进行混沌保密通信。
2保密通信的实现利用信息掩盖技术实现掺铒光纤激光器的保密通信结构图如图2所示。
接收系统与发射系统结构相似。
在发射端传输信号墨通过耦合器c5分为两部分，一部分注入发射系统，另一部分与输出的混沌信号晶混合传输到接收系统中。
在接收端，混合信号与通过耦合器C9输出的同步信号解调，恢复出信息信号。
W D M C4C5Tra ns m i t t erC9W D M C l OR ece i vcr图2掩盖法混沌保密通信结构图F蟾．2S e t Il p f or s e c ur eco姗unicalion w i mm es s age—m as ki ng sc hem e发射系统的归一化动力学方程可以表示为：●Em(力=一k【巳(f)一％￡】+g。
瓯(f)D卅(f)一s已p一％)(2)●一D m(力=1，胆+1+I瓦(力12】玩(f)+，阳一1印表示通过耦合器C5和C4进入发射系统的光系数。
同样掺铒光纤激光器接收系统的归一化动力学方程可以表示为：●E，(彳)=一恕[E(力一‰(乜(力+置一E(力】+g。
E(f)p，(f)一￡曩(f一气)(3)●．D s(力=1J矽+1+I E(力12】皿(力+，加一160表示传输的混和信号通过耦合器C11注入接收系统的比例系数。
既和最分别为发射系统和接收系统的混沌同步信号，所有的光学器件的物理特性完全相同。
当传输的信号两足够小时，就能够完全无误地实现输出混沌信号与发射信号的同步，从而实现混沌的保密通信。
为了使仿真分析简化，可以用正弦信号表示传输的信息信号：墨(f)=品(1+s i n2妒)(4)这里假设：耻1’户500。
增刊范文华等：基于单环掺铒光纤激光器系统的混沌保密通信343对图2所示的混沌保密通信系统进行了仿真分析，取k=％产1000，踟_g 产4700，口0=易0=0．05，乒70，铲0．01如勘=4。
可以看出信息信号能够在接收端解调输出。
为了能够在发射系统和接收系统间建立起混沌同步，只有很小的混和信号通过耦合器C 6和C 11注入接收系统。
这样，通过混和信号与同步信号的解调就可以得到信息信号，实现信息的正确传输。
信号传输的数值仿真如图3所示，由仿真图可以看出，只要传输的信息信号足够小，且发射系统与接收系统的参数相同，就能够真正地实现混沌保密通信。
系统参数取值为：除如=1052．6，60=0．05外，系统各参数取与图2中参数相同。
O2468(d)l ／m s图3信息掩盖法实现混沌保密通信仿真图F i g ．3N 啪er i calsi m ul at i on of m es ec ur ecom m uni cat i onusi I lgm e m es s age -m 鹪ki ng s ch 伽舱．3稳定性分析以上通过仿真分析实现了两个参数完全相同的掺铒光纤激光器系统的混沌同步与通信，但是在实际的实验系统中，不可能有两个参数完全相同的系统，因此很有必要分析参数失配对混沌保密通信产生的影响。
为了研究参数失配对通信的影响，定义如下失配系数：o —D覆=皇L_鱼旦(5)5g 喇反：丛掣(6)‰乞=譬磊=(‰一E >(8)式中：磊和<>分别表示同步误差和时间平均，品是衡量同步质量的一个重要标准。
通过数值仿真得到了如图4所示的磊和菇与同步误差蠡之间的关系，可以看到两个参数的失配都是从一10～10％，并且在(磊=o ，舡o)处实现了严格的激光混沌同步；同时从(石江一o ．1，壤=一o ．04)到(6江o ．1，磊=o ．04)之间出现了一条波谷，从波谷上看当菇小于2％且暝小于1％时，系统同步误差小于一15dB ，同样当反小于5％且磊小于2％时，系统同步误差小于一10dB ，当菇小于10％且最小于4％时，系统同步误差小于一3dB 。
表明通过相应地调整菇和磊同样可以实现相对地混沌同步。
由于被传输的信息为0dB量级，混沌信号为10dB 量级，为了实现无误地信息传输并恢复信号，参数失配必须协调地取菇小于5％、暝小于2％。
因此如果协调地调整发射系统和接收系统的系数，混沌同步也能够实现。
这对掺铒光纤激光器的混沌保密通信实验更有实际意义。
图4同步误差与延迟率和增益系数的关系Fi g ．4Synch ．oIl i 刎one r rorve 巧usvar iabl es of t l l e dI ∞ay 忍l e柚dgai nco ef 抒ci 舶t of Ⅱlel as er fi cJ d同样也可以得到菇和五与同步误差的关系图，其图像与图4相似。