專利名稱：一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生隨機碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生隨機碼的方法屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生隨機碼的方法。
背景技術(shù)：
隨機碼和隨機信號應(yīng)用非常廣泛，尤其在通信領(lǐng)域。
隨機碼可分為偽隨機碼和真隨機碼。偽隨機碼一般由數(shù)學(xué)方法產(chǎn)生，是利用復(fù)雜的算法或者算法組合加上種子源來產(chǎn)生偽隨機碼。一般而言，算法雖然復(fù)雜，但是總存在一定的規(guī)律，只要知道算法的規(guī)律，即可預(yù)測出偽隨機碼的分布情況，不能算是真正意義上的隨機碼。
真隨機碼的產(chǎn)生是基于某些物理量的隨機性變換。這種隨機碼的隨機性取決于物理量的隨機特性，用此方法產(chǎn)生的真隨機碼，隨機性遠比偽隨機碼好。常見的用來產(chǎn)生隨機碼的物理過程有熱噪聲、量子隨機事件、核衰變過程、電混沌等。
已見報道的隨機碼發(fā)生器有以下幾類1.利用噪聲作為隨機信號源。采用模擬電路產(chǎn)生白噪聲(CN85102755A)或利用高頻三極管產(chǎn)生寬帶隨機噪聲電壓(CN1327304A)或由電源面上兩個點提取出來差分噪音(CN1278965A，US6247033B1)或利用Z二極管作為熱噪聲源(WO03098428)。
2.基于一個隨機跳頻的振蕩源產(chǎn)生隨機信號(CN1165436A)。
3.利用單探頭量子真隨機碼裝置產(chǎn)生隨機碼(CN1707309A)。
4.利用隨機序列發(fā)生器產(chǎn)生隨機序列，通過異或-產(chǎn)生隨機碼(CN1343389A和US006593788B1)或利用隨機序列控制電阻(電容)和電子模擬開關(guān)組成的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)以產(chǎn)生隨機信號(CN1062225A)。
利用電路產(chǎn)生的隨機信號，其帶寬小且隨機性差；而量子隨機源由于數(shù)據(jù)采集困難，設(shè)備復(fù)雜等因素的影響，很難實現(xiàn)實用化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生隨機碼的方法目的在于提出一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，該發(fā)生器采用混沌激光作為隨機源，為了提高輸出隨機信號的隨機性。
本發(fā)明一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器包括混沌激光發(fā)射機1、光電探測器2、比較器3和數(shù)據(jù)處理器4且它們之間依次相連。
所述的基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，該發(fā)生器包括混沌激光發(fā)射機1、光電探測器2、比較器3和數(shù)據(jù)處理器4且它們之間依次相連；其混沌激光發(fā)射機由激光器1a、準直透鏡2a、分束器3a、光衰減器4a和反射鏡5a組成或由注入激光器1b、光纖耦合器2b、光衰減器3b、偏振控制器4b和被注入激光器5b組成或由激光器1c、光纖耦合器2c、光衰減器3c、偏振控制器4c和反射鏡5c組成，其混沌激光發(fā)射機1的三種組成的器件之間全部是依次連接，其光電探測器2采用紅外光電探測器，比較器3采用單門限比較器，數(shù)據(jù)處理器4采用前沿觸發(fā)的S-C觸發(fā)器。
上述的真隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生隨機碼的方法，其特征在于首先利用光反饋或光注入方式實現(xiàn)混沌激光輸出，而后輸出的混沌激光經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，再通過比較器對輸出的混沌信號進行量化，輸出TTL信號，最后通過數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)二進制真隨機碼序列輸出。
上述的真隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生隨機碼的方法，其特征在于所述的光反饋方式是利用反射鏡5a或反射鏡5c把輸出激光反饋回激光器1a或激光器1c，實現(xiàn)混沌激光輸出；所述的光注入方式是利用注入激光器1b輸出的激光注入到被注入激光器5b中，實現(xiàn)混沌激光輸出。
本發(fā)明基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及產(chǎn)生隨機碼的方法和已見報道的隨機碼發(fā)生器比較有以下優(yōu)點1.選用混沌激光發(fā)射機產(chǎn)生的混沌激光作為隨機源，輸出的隨機信號具有高的隨機性和穩(wěn)定性。
2.混沌激光的頻帶寬且容易產(chǎn)生。
3.可采用商用半導(dǎo)體激光器作為光源，成本較低。


圖1、本發(fā)明的基于混沌激光真隨機碼發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；1混沌激光發(fā)射機，2光電探測器，3比較器，4數(shù)據(jù)處理器圖2、本發(fā)明的基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器的一個具體結(jié)構(gòu)示意圖；1混沌激光發(fā)射機，2光電探測器，3比較器，4數(shù)據(jù)處理器，1a激光器，2a準直透鏡，3a分束器，4a光衰減器，5a反射鏡圖3、本發(fā)明的基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器的另一個具體結(jié)構(gòu)示意圖；
1混沌激光發(fā)射機，2光電探測器，3比較器，4數(shù)據(jù)處理器，1b注入激光器，2b光纖耦合器，3b光衰減器，4b偏振控制器，5b被注入激光器圖4、本發(fā)明的基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器的另一結(jié)構(gòu)示意圖；1混沌激光發(fā)射機，2光電探測器，3比較器，4數(shù)據(jù)處理器，1c激光器，2c光纖耦合器，3c光衰減器，4c偏振控制器，5c反射鏡具體實施方式
為了更好地說明本發(fā)明的基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及產(chǎn)生隨機碼的方法，下面結(jié)合附圖2、附圖3和附圖4對本發(fā)明基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及產(chǎn)生隨機碼的方法做進一步的描述。
實施方式一圖2是利用光反饋方式實現(xiàn)混沌激光輸出的真隨機碼發(fā)生器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如下基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，包括混沌激光發(fā)射機1、光電探測器2、比較器3和數(shù)據(jù)處理器4且它們之間依次相連，其中混沌激光發(fā)射機1包括激光器1a、準直透鏡2a、分束器3a、光衰減器4a和反射鏡5a，且它們之間依次連接；所述隨機碼發(fā)生器，其光電探測器2采用紅外探測器，比較器3采用單門限比較器，數(shù)據(jù)處理器4采用前沿觸發(fā)的S-C觸發(fā)器。
激光器1a選用商用半導(dǎo)體激光器(Sharp LT024MD0)，輸出中心波長為780nm激光，輸出光經(jīng)過準直透鏡2a后經(jīng)由分束器3a分為兩束，透射光經(jīng)過一個光衰減器4a后由反射鏡5a反射回激光器1a，反射鏡的反射率為85％。激光器1a輸出混沌激光，輸出的混沌激光經(jīng)過光電探測器2(Newport 818BB21)轉(zhuǎn)換成電信號，比較器3(MAX918)的正輸入端接收光電探測器2輸出的混沌信號，負輸入端接收一參考電平，比較器3輸出的隨機信號輸入到數(shù)據(jù)處理器4，后者與時鐘信號同步輸出隨機碼。數(shù)據(jù)處理器4采用一個由時鐘信號前沿觸發(fā)的S-C觸發(fā)器。同步觸發(fā)器從其輸入端接收比較器3的輸出信號，由其輸出端Q提取出真隨機碼。
實施方式二圖3是利用光注入方式實現(xiàn)混沌激光輸出的真隨機碼發(fā)生器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如下基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，包括混沌激光發(fā)射機1、光電探測器2、比較器3和數(shù)據(jù)處理器4且它們之間依次相連，其中混沌激光發(fā)射機1包括注入激光器1b、光纖耦合器2b、光衰減器3b、偏振控制器4b和被注入激光器5b且它們之間依次連接；所述隨機碼發(fā)生器，其光電探測器2采用紅外探測器，比較器3采用單門限比較器，數(shù)據(jù)處理器4采用前沿觸發(fā)的S-C觸發(fā)器。
激光器1b選用商用半導(dǎo)體激光器(LDM5S752)，輸出中心波長為1550nm激光，輸出光依次經(jīng)過光纖耦合器2b、光衰減器3b和偏振控制器4b進入被注入激光器5b。被注入激光器5b輸出混沌激光，由光纖耦合器2b一端輸出，輸出的混沌激光經(jīng)過光電探測器2(PDS143-CFA-B0204)轉(zhuǎn)換成電信號，其后處理過程同具體實施方式
一。
實施方式三圖4是利用光反饋方式實現(xiàn)混沌激光輸出的真隨機碼發(fā)生器的又種一結(jié)構(gòu)示意圖，具體實施方式
如下基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，其混沌激光發(fā)射機1包括激光器1c、光纖耦合器2c、光衰減器3c、偏振控制器4c和反射鏡5c且激光器1c、光纖耦合器2c、光衰減器3c、偏振控制器4c、反射鏡5c之間依次連接；所述基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，其光電探測器2采用紅外探測器，比較器3采用單門限比較器，數(shù)據(jù)處理器4采用前沿觸發(fā)的S-C觸發(fā)器。
激光器1c選用商用半導(dǎo)體激光器(LDM5S752)，輸出中心波長為1550nm激光，輸出光依次經(jīng)過光纖耦合器2c、光衰減器3c和偏振控制器4c后經(jīng)由反射鏡5c反射回激光器1c。激光器1c輸出混沌激光，由光纖耦合器2c一端輸出，其后處理過程同具體實施方式
二。
權(quán)利要求
1.一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器，其特征在于是一種采用混沌激光作為隨機源，利用光反饋方式或光注入方式實現(xiàn)混沌激光輸出，輸出的混沌激光是經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，通過比較器對輸出的混沌信號進行量化，通過數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)二進制真隨機碼序列輸出的發(fā)生器，該發(fā)生器包括混沌激光發(fā)射機(1)、光電探測器(2)、比較器(3)和數(shù)據(jù)處理器(4)且它們之間依次相連；其混沌激光發(fā)射機(1)由激光器(1a)、準直透鏡(2a)、分束器(3a)、光衰減器(4a)和反射鏡(5a)組成或由注入激光器(1b)、光纖耦合器(2b)、光衰減器(3b)、偏振控制器(4b)和被注入激光器(5b)組成或由激光器(1c)、光纖耦合器(2c)、光衰減器(3c)、偏振控制器(4c)和反射鏡(5c)組成，其混沌激光發(fā)射機(1)的三種組成的器件之間全部是依次連接，其光電探測器(2)采用紅外探測器，比較器(3)采用單門限比較器，數(shù)據(jù)處理器(4)采用前沿觸發(fā)的S-C觸發(fā)器。
2.利用權(quán)利要求1所述的真隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生隨機碼的方法，其特征在于首先利用光反饋或光注入方式實現(xiàn)混沌激光輸出，而后輸出的混沌激光經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號，再通過比較器對輸出的混沌信號進行量化，輸出TTL信號，最后通過數(shù)據(jù)處理器實現(xiàn)二進制真隨機碼序列輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生隨機碼的方法，其特征在于所述的光反饋方式是利用反射鏡(5a)或反射鏡(5c)把輸出激光反饋回激光器(1a)或激光器(1c)，實現(xiàn)混沌激光輸出；所述的光注入方式是利用注入激光器(1b)輸出的激光注入到被注入激光器(5b)中，實現(xiàn)混沌激光輸出。
全文摘要
一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生隨機碼的方法屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于混沌激光的真隨機碼發(fā)生器及其產(chǎn)生隨機碼的方法，該發(fā)生器包括混沌激光發(fā)射機1、光電探測器2、比較器3和數(shù)據(jù)處理器4且它們之間依次相連；其混沌激光發(fā)射機1可由激光器1a、準直透鏡2a、分束器3a、光衰減器4a和反射鏡5a組成且它們之間依次相連。利用上述裝置產(chǎn)生真隨機碼的方法利用光反饋或光注入方式實現(xiàn)混沌激光輸出，輸出的混沌激光經(jīng)過光電探測器2轉(zhuǎn)換成電信號，由比較器3對輸出的混沌信號進行量化，最后通過數(shù)據(jù)處理器4實現(xiàn)二進制真隨機碼序列輸出。該真隨機碼發(fā)生器利用混沌激光作為隨機源，產(chǎn)生的真隨機信號，具有很高的速率和隨機性。
文檔編號H03K3/42GK101079615SQ200710062140
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者王云才, 湯君華, 張明江 申請人:太原理工大學(xué)