集成互耦合半导体激光器扩大混沌通信光收发机密钥空间研究

基本信息
批准号:61805171
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:郭园园
学科分类:
依托单位:太原理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:乔丽君,高华,胡志宏,李青天
关键词:
混沌保密通信混沌同步密钥空间混沌激光器
结项摘要

Absolute secure communication is the goal for which people are always seeking. Quantum key distribution has attracted considerable research attention due to it will propably solve the secure key distribution, but it has a variety of bottlenecks, such as the low rate of key distribution. Chaotic secure communication based on broadband chaos synchronization is a new encryption communication technology, which has the advantages of high speed, long distance and good compatibility with the existing optical fiber communication system. However, the existing methods using mirror feedback laser as a chaotic transceiver is greatly limited by the lack of key space. .This project proposes a new method of security key space enlargement by using an integrated mutual coupling semiconductor lasers as the transmitter and receiver in the chaotic communication system. The key space is enlarged by tuning multiple parameters. In this project, we will investigate the nonlinear dynamics of the proposed structure to explore the optimal path to generate flat, non-time delay information chaotic light. We will also analyze the key adjustment space and dimensions under multi-parameter coupling to validate the key space enlargement. The optimal structure parameters of mutual coupling semiconductor lasers will be suggested as well..This project will provide a solution for chaotic secure communication based on our proposed novel optical transmitter/receiver module with extremely large key space, which is of great scientific significance and practical value to promote the practical application of chaotic secure communication.

绝对安全的保密通信一直是人类追求目标。量子密钥分发因有望解决密钥安全分发而备受关注,但存在密钥分发速率过低等应用瓶颈。混沌保密通信是基于收发机混沌同步的一种硬件加密通信技术,具有高速、长距离、且与现有光纤通信系统兼容等优点。但现存方案多采用镜面反馈激光器作为混沌收发机,其密钥空间不足降低了混沌通信的安全性。.本项目提出利用多参数集成互耦合半导体激光器作为混沌保密通信的光收发机,通过多参数的联合调控来显著扩大混沌保密通信光收发机的密钥空间。项目将研究集成互耦合半导体激光器的动力学特性,探索互耦合激光器产生无时延、无弛豫振荡特征混沌的最优途径;分析多参数耦合下的密钥调节空间与维度,验证大密钥空间保密通信实验,给出互耦合半导体激光器结构的优化建议。.本项目将为混沌保密通信提供一种大密钥空间光收发模块的解决方案,对推进混沌保密通信实用化进程有重要科学意义和实用价值。

项目摘要

绝对安全的信息传输一直是人们追求的目标。随着计算能力的提高,现有信息加密方案存在着被破解的可能性。量子密钥分发面临密钥生成率低等技术瓶颈。混沌光纤通信具有硬件加密、高速、长距离传输,与现行光通信技术兼容等优点,但以光收发器的结构参数为密钥导致密钥空间过小。虽然通过在反馈环嵌入复杂元件等方法可以增加结构参数,又引发集成程度差、一致性无法保证等问题。.针对上述问题,本项目提出利用多参数集成互耦合半导体激光器作为混沌保密通信的光收发机,通过多参数的联合调控来显著扩大混沌保密通信光收发机的密钥空间。我们按照原定计划开展研究,取得了预期成果:研究了集成互耦合激光器的动力学特性,获得了产生了无驰豫振荡周期、无耦合时延信息混沌信号产生的途径和参数条件;完成了基于集成互耦合激光器的大密钥空间混沌保密通信的验证。在传输速率为10 Gbps,密钥空间可达2^70。此外,还验证了两种增强混沌保密通信密钥空间的方案。利用光纤啁啾光栅反馈半导体激光器产生了无周期的混沌信号,并实现了传输速率为2.5 Gbps、密钥空间为2^50的混沌保密通信。利用光电滤波反馈半导体激光器实现了传输速率为5 Gbps、密钥空间为2^162的混沌保密通信。项目执行过程中,发表期刊论文11篇,申请专利13件,其中国际专利2件,中国发明专利11件;参加学术交流14人次;培养硕士研究生4人。.本项目的实施有利于推动混沌保密通信技术的实用化进程,促进我国信息安全技术的发展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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