安全激光混沌源的设计及其复杂光网的鲁棒同步控制研究

All-optical network is the inevitable choice of high-speed broadband network. To ensure the security of network communications, chaos and its synchronization techniques are widely used for its complex dynamical characteristics. However, optical chaotic communication technology still exists some unsolved key theoretical problems, which includes the construction of secure optical chaotic source and the synchronization of complex optical network. This project intends to solve these two key problems. In the construction of secure optical chaotic source, we will establish the relationship between variable parameters and their nonlinear interactions with chaotic dynamical characteristics, then design a kind of parameter varying optical chaotic system with high security. In the synchronization of complex optical network, for the optical network with regular topology, we will study on the impulsive pinning cluster synchronization, improving the security, realizability and applicability of optical chaotic secure communication; For the optical network with irregular topology, we will establish the relationship between the topology of optical network, the dynamical characteristics of nodes and the nonlinear coupling between nodes with the dynamical behaviors in synchronization, such as instability induced by coupling, symmetry breaking, zero-delay synchronization and bubble effects, then propose a new robust coupled synchronization mechanism. Our project will improve the development of optical chaotic secure communication technology, and improve its practical process.

全光网是高速宽带网的必然选择。为确保网络通信的安全，国际上普遍采用具有复杂动力学特性的混沌及其同步技术实现光保密通信。然而，激光混沌保密通信技术还存在一些关键理论问题没有解决，主要包括安全激光混沌源的设计以及复杂光网的同步控制两个方面。本项目将致力于研究并解决这两个关键理论问题。在激光混沌源的设计上，建立参数的动态变化和相互作用与系统动力学特性的关系模型，设计一种安全性高的变参数激光混沌源；在复杂光网的同步控制上，针对规则拓扑结构下的光网，研究脉冲牵制簇同步控制理论，提高激光混沌保密通信的安全性、可实现性和应用性；针对非规则拓扑结构下的光网，建立复杂光网的拓扑结构、节点动力学特性以及节点间的非线性耦合方式等与同步时耦合引起的不稳定性、对称破缺、零延时同步和气泡效应等动力学现象之间的关系，建立一种鲁棒耦合同步控制理论模型。本项目的研究将促进激光混沌保密通信技术的进一步发展，推进其实用化进程。

全光网是高速宽带网的必然选择。为确保网络通信的安全，国际上普遍采用具有复杂动力学特性的混沌及其同步技术实现光保密通信。然而，激光混沌保密通信技术还存在一些关键理论问题没有解决，主要包括安全激光混沌源的设计以及复杂光网的同步控制两个方面。本项目致力于研究并解决这两个关键理论问题。主要研究内容包括：.1、构造具有高复杂度的安全激光混沌源，在隐藏系统延迟特征的同时，扩展混沌系统的参数空间规模。.2、研究复杂网络的脉冲牵制簇同步控制策略，为激光混沌保密通信系统的安全性、可实现性以及应用性提供理论依据。.3、研究全光网环境下激光混沌源同步的非线性效应，为复杂光网的稳定同步控制提供理论保障。.在安全激光混沌源设计方面，采用了包括耦合、时变参数控制等多种方式进行混沌源构造，其中有的具有较高的安全性、有的更易于实现，这些研究成果为混沌保密通信系统中的混沌源选取奠定了理论基础。在复杂网络的脉冲牵制簇同步控制方面，本项目组针对复杂网络模型，提出了多种鲁棒同步控制机制，这些机制适用于不同的网络模型，可以实现网络间的同步以及网络内节点的同步。在全光网环境下激光混沌源同步的非线性效应方面，本项目组针对不同拓扑结构下光电延迟反馈激光混沌系统同步中的气泡效应展开了研究，并且对比了与半导体激光器网络的优劣，结果显示光电延迟反馈激光混沌系统更容易实现稳定同步。.本项目组在与混沌保密技术密切相关的高水平学术期刊上发表SCI收录论文18篇，初步建立了一支稳定的、具有较强创新能力的研究团队。综上所述，本项目组达到了预期的研究目标，圆满的完成了项目的研究任务，取得了显著的研究成果。