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专利号: 2020101112796
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于混沌谱相位加密的物理层保密光纤通信系统,其特征在于,包括:发送端、接收端,以及连接发送端和接收端的光纤链路;

所述发送端包括:宽带随机光源、混沌激光产生模块、WDM信号源、加密模块、光纤耦合器FC1、可调光衰减器VOA1、光纤隔离器ISO1、光电探测器PD1、射频放大器RF2和主复用器MUX;

其中,所述宽带随机光源又包括主激光器DSL、任意波形发生器AWG、射频放大器RF1和相位调制器PM1;

所述混沌激光产生模块为一个外腔半导体激光器ECSL1,又包括:从激光器SL1、光纤耦合器FC2和FC3、可调光衰减器VOA2和光纤反射镜M;

所述WDM信号源又包括:多路光发射机TX和从复用器MUX;

在发送端,任意波形发生器AWG产生高斯白噪声信号,再经过射频放大器RF1放大后输入至相位调制器PM1,作为PM1的驱动信号;当主激光器DSL输出的光信号输入至相位调制器PM1时,在受到驱动信号的相位调制后输出调制光信号,再由光纤耦合器FC1分为相同的两路,其中一路光信号经过可调光衰减器VOA1调节光功率和光隔离器ISO1控制传输方向后,注入至发送端的混沌激光产生模块;另一路作为宽带随机光源输出的光信号;

从激光器SL1输出的激光信号经过光纤耦合器FC2分为相同两路,其中一路接收宽带随机光源的注入光信号,另一路光信号通过光纤耦合器FC3分为相同的两路光信号,其中一路光信号依次通过可调光衰减器VOA2控制光功率和光纤反射镜M反射返回至从激光器SL1;另一路作为ECSL1输出的混沌光信号;

ECSL1输出的混沌光信号通过光电探测器PD1转换为混沌电信号,再通过射频放大器RF2进行幅度放大后,输入至加密模块,并作为加密模块中相位调制器PM2的驱动信号进行相位加密;

在WDM信号源中,从复用器将不同波长的光发射机产生的光信号复用至一根光纤中,从而输出WDM信号至相位调制器PM2,作为PM2的输入光信号;PM2在驱动信号下进行混沌相位调制,输出调制光信号;

最后,宽带随机光源输出的光信号与PM2调制光信号通过主复用器复用至光纤链路;

所述光纤链路包括单模光纤SMF、色散补偿光纤DCF和光纤放大器EDFA;

在光纤链路中,光信号先通过单模光纤SMF进行传输,再通过色散补偿光纤DCF补偿光纤链路引入的色散,最后通过光纤放大器EDFA补偿光纤链路引起的信号光功率衰减,输入至接收端;

所述接收端包括:主解复用器DMUX、可调光衰减器VOA3、光纤隔离器ISO2、混沌激光产生模块、可调光纤延迟线DL、光电探测器PD2、射频放大器RF3、解密模块和WDM接收模块;

其中,所述混沌激光产生模块为另一个外腔半导体激光器ECSL2,其结构与ECSL1相同,包括:从激光器SL2、光纤耦合器FC4和FC5、可调光衰减器VOA4和光纤反射镜M;

所述WDM接收模块又包括:多路光接收机RX和从解复用器DMUX;

在接收端,首先通过主解复用器分离出由发送端宽带随机光源产生的光信号和PM2输出的调制光信号;然后,将宽带随机光源产生的光信号经过可调光衰减器VOA3调节光功率和光隔离器ISO2控制传输方向后注入至ECSL2的从激光器SL2中;将PM2输出的调制光信号输入至解密模块;

在ECSL2中,从激光器SL2输出的激光信号经过光纤耦合器FC5分为相同两路,其中一路接收宽带随机光源的注入光信号,另一路光信号通过光纤耦合器FC4分为相同的两路光信号,其中一路光信号依次通过可调光衰减器VOA4控制光功率和光纤反射镜M反射返回至从激光器SL2;另一路作为ECSL2输出的混沌光信号;

ECSL2输出的混沌光信号先通过可调光纤延迟线DL的延迟处理,再通过光电探测器PD2转换为混沌电信号,最后通过射频放大器RF3进行幅度放大后输入至解密模块,并作为相位调制器PM3的驱动信号进行相位解密;

在解密模块中,解密模块接收PM2输出的调制光信号,并作为输入信号,然后在驱动信号作用下进行混沌相位调制,输出调制光信号至WDM接收模块;

在WDM接收模块中,解密模块输出的调制光信号通过从解复用器DMUX分离出各信道的信号光,再分别输入至各光接收机,恢复出原始信号;

其中,所述PD2与PD1输出信号的幅度相同,幅值相反。

2.根据权利要求1所述的基于混沌谱相位加密的物理层保密光纤通信系统,其特征在于,所述主激光器DSL采用连续光激光器;所述从激光器SL1和SL2均选用分布反馈半导体激光器DFB。

3.根据权利要求1所述的基于混沌谱相位加密的物理层保密光纤通信系统,其特征在于,所述光发射机发送的信号为任意调制格式的光信号。