延时耦合垂直腔表面发射激光器网络的混沌同步特性及其在保密通信中的应用研究

基本信息
批准号:61475120
项目类别:面上项目
资助金额:40.00
负责人:钟东洲
学科分类:
依托单位:五邑大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张昕,范东华,黄东,王玉青,计永强,曹城
关键词:
小型网络系统保密通信混沌同步垂直腔表面发射激光器延时耦合
结项摘要

Delay-coupled vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) have many properties, such as low threshold current, large modulation bandwidth, easy integration, easily coupled with optical fiber, unique dynamic behaviors, complex phenomena in photonics. By using these properties, the applications of the chaotic synchronization of delay-coupled VCSEL network expand some new fields that rang from complex secure communications network with multi channel and multi link, and photonic information processing to neural network. Therefor, it is an important task that the chaotic synchronization properties of delay-coupled VCSEL network are explored, as well as the new method and novel technique of the robust chaotic synchronization with zero-lag are obtained. This project aims to ascertain the internal laws of the chaotic properties of the node laser in the network composed of three node VCSELs. Moreover, the optimal scheme of asymptotic synchronization of chaos will be explored in global-coupled network. And the method for the optimal zero-lag chaos synchronization between two node lasers with unidirectional or bidirectional coupling can be obtained in each kind of network topology. Also it aims to master the key techniques of the control of chaotic synchronization with high quality and strong robustness in delay-coupled VCSELs network. In this project, based on small delay-coupled VCSEL network, it is hopeful that the chaos-synchronized secure communication system with confidentiality and high safety is performed. It is expected that the research of this project can provide some of the key technical support for promotion of the chaotic secure communication system with laser network into practicability.

延时耦合垂直腔表面发射激光器(VCSELs)具有低阈值电流、大的调制带宽、易集成、易与光纤耦合、独特的动力学行为、复杂的光子学现象等特性。利用这些特性,延时耦合VCSELs网络混沌同步系统拓展了新的应用领域,如多信道和多链路的复杂保密通信网、光子信息处理、神经网络等。为此,探索延时耦合VCSELs网络混沌同步的特性,以及获取稳健的实时混沌同步的新方法和新技术成为至关重要的任务。本项目旨在于探明三节点VCSELs网络中节点激光器的混沌特性内在规律;探索全局耦合网络最优渐近混沌同步方案;获取每一种网络拓扑结构中两个单向或双向耦合节点之间的最佳实时混沌同步的技术方法;掌握高品质和较强稳键性的延时耦合VCSELs网络实时混沌同步的关键控制技术;初步实现保密性强和安全性高的小型延时耦合VCSELs网络混沌同步保密通信系统。本项目的研究可望为推动激光网络混沌保密通信系统迈向实用化提供部分关键技术支持。

项目摘要

延时耦合的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)具有非常丰富的混沌动力学行为,偏振转换和偏振双稳态的独特特性。利用这些特性来探索混沌保密通信系统,全光混沌逻辑计算,全光混沌雷达测距等领域中的关键技术成为止前国内外的研究热点。本项目基于时延半导体激光器网络的非线性动力学行为,探明激光混沌网络保密通信中的全局混沌同步以及实时同步特性;激光混沌网络保密通信系统的实际光路的实现和实验的调控技术;基于时延垂直腔表面发射激光器的偏振转换机理、研究和分析可重构的动态全光混沌逻辑运算光路构成及其内在机理,研究可重构的动态全光混沌逻辑运算;基于时延VCSEL混沌同步机理、研究基于激光混沌雷达的多目标测距的关键技术,探讨抗噪声,分辨率较高,相对误差较小的混沌雷达实时测距系统。. 本项目经过四年的研究获得了如下主要研究成果:实现高品质和更强稳健性的混沌同步的技术实现方法,提出了电光调制对网络节点之间实时混沌同步的稳健性和品质的操控方法;基于光注入垂直腔表面发射激光器的偏振转换机制和新电光调制理论,实现了一种新的方法实现光电逻辑门;基于光注入级联VCSEL,利用偏振态双稳态,提出了一个新颖的全光随机逻辑门实现方案,实现了可靠的基本逻辑门;在外部光注入垂直腔表面发射激光器的混沌系统中,利用混沌偏振双稳态特性和门限阈值机制,提出了一个新颖的全光混沌逻辑计算的实现方案,实现了可重构的全光混沌基本逻辑计算;基于外部注入驱动-响应VCSEL混沌同步系统,实现了高精度和实时稳定性好的多目标测距;基于外部光注入VCSEL系统,实现了并行全光混沌逻辑选择运算;探了三节点VCSEL网络全局性混沌同步的判定方法;实现了基于三节点环形网络结构的6方位目标混沌雷达测距。. 本项目研究成果在推动全光网络混沌保密通信系统实用化,全光混沌逻辑体系的生态构建,实现多维度和多目标激光混沌雷达测距有潜在应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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