光子学报
2023, 52(11): 1106004
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，山西 太原 030024
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 大连理工大学光电工程与仪器学院，辽宁 大连 116024
对主从开环结构下，混沌激光偏振度对混沌同步质量的影响进行实验研究。在背靠背和200 km传输条件下，分析混沌激光偏振度以及同步质量的演变规律，发现随着距离和时间的增加，混沌激光偏振度逐渐减小，导致激光器的有效注入强度降低，进而削弱了注入锁定效应，恶化了主从混沌同步质量。增大注入强度可以提高同步质量对偏振度变化的容忍度，有助于实现稳定的长距离混沌激光同步。
激光器 光偏振度 混沌激光 混沌同步 混沌保密通信 光学学报
2023, 43(21): 2114003
1 桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室，广西 桂林 541004
2 中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004
光混沌信号受限于光纤中的色散和非线性效应，难以实现远距离同步。同时，由于光注入混沌同步采用纯光域信号处理，无法与现有通信系统中的电域非线性补偿融合。因此，从非线性薛定谔方程出发，提出色散管理与基于光域的非线性管理相融合的技术方案，实现激光混沌远距离同步。然后，详细研究了不同传输距离、不同注入强度下的同步和传输特性。结果表明，在传输距离为1000 km、注入强度为0.5 mW情况下，系统能够实现信息速率为1 Gb/s的保密通信，同步载波相关系数能够达到0.97以上。
光通信 光混沌同步 非线性补偿 光域补偿 远距离传输 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706004
1 新型传感器与智能控制教育部重点实验室（太原理工大学），山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
混沌激光在载波通信、密钥分发等信息安全传输领域具有巨大的应用潜力，但放大器自发辐射噪声、光纤色散以及非线性效应会降低混沌信号的保真度，进而限制单跨光纤混沌同步的距离。本文通过研究滤波器线宽、光纤色散补偿偏差以及混沌入纤功率对混沌激光传输保真度的影响，探明了单跨光纤混沌同步的极限距离，并在实验中实现了200 km单跨光纤中保真度为0.9214的混沌信号传输。以此信号为驱动，获得了同步系数为0.9043的共驱混沌同步，为长距离混沌载波通信与密钥分发的实现提供了基础。
光通信 混沌激光 混沌同步 光纤传输 载波通信 密钥分发
1 电子科技大学信息与通信工程学院，四川 成都 611731
2 中国空间技术研究院卫星应用总体部，北京 100081
提出并验证了一种基于深度学习的混沌激光同步优化方案，在共同外腔半导体激光器驱动注入同步系统中，引入生成对抗网络对初始的混沌同步信号进行优化。所提方案的主要优点在于：实现了混沌信号的时延标签抑制和复杂度提升；显著改善了混沌信号幅值分布的对称性；大幅降低了驱动端和本地端的相关性，提升了同步系统的私密性。此外，将优化后的混沌信号应用于物理熵源，在高质量混沌同步的基础上，验证了速率高达4.1 Gbit/s、误码率低于10-3的高速同步物理随机数产生。
激光光学 混沌激光 光反馈 混沌同步 生成对抗网络 物理随机数
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
提出并理论研究了基于三段式分布式布拉格反射（DBR）半导体激光器的噪声共驱混沌同步。互相关与关联维分析表明，噪声光注入强度在0.34~0.83内时，一对参数匹配的DBR激光器可以实现混沌同步。更重要的是，混沌同步对激光器光栅区、相位区参数失配非常敏感，具有更大的硬件参数空间；通过对光栅区电流进行调制，可实现快速的混沌同步开关键控，其同步恢复时间仅约为4 ns。利用DBR激光器混沌同步有望实现高速安全的混沌激光密钥分发。
激光器 混沌激光 混沌同步 半导体激光器 密钥分发 光学学报
2022, 42(23): 2314003
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
3 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 广东工业大学信息工程学院，广东 广州 510006
为解决传统混沌同步通信中因收发双方参数难以完全匹配而导致的同步系数较小的问题，本文提出了一种基于储备池计算的激光混沌同步保密通信方法。利用混沌加密信号和部分混沌载波信号对储备池进行训练，使之与发送方同步，实现保密通信；进一步，利用交叉预测算法来降低储备池的预测误差，消除了同步误差积累效应，实现了长期预测与同步通信。此外，本文还探究了系统的同步与通信性能，得到了系统能在保证安全度的前提下实现同步系数为99.90%的高质量混沌同步与通信的结论。仿真结果表明混沌载波的预测均方误差可达10－4量级，通信误码率可达10－9量级。最后，通过图像通信仿真实验验证了本系统的可行性。
光通信 混沌同步 储备池计算 交叉预测算法 中国激光
2022, 49(18): 1806001
