基于时域泰伯效应的加密、解密通信装置和保密通信系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于时域泰伯效应的加密、解密通信装置和保密通信系统，属于光通信技术领域。该加密通信装置包括：主动锁模激光器、强度调制器、正色散器件；该解密通信装置包括：负色散器件、光探测器。本发明专利技术利用任意色散的色散介质，从而达到将光信号脉冲变为不携带信息的无序信号，在输出端可以利用反色散解调得到原始信号，达到了保密通信的效果，并且技术方案较为简单、成本较低。

【技术实现步骤摘要】
基于时域泰伯效应的加密、解密通信装置和保密通信系统
本专利技术涉及光通信领域，特别涉及一种基于时域泰伯效应的加密、解密通信装置和保密通信系统。
技术介绍
随着大数据时代的到来，所有不经过加密的信号无异于在链路上“裸奔”。而当今社会，人们对通信的安全性的关注正在逐步提高。保密通信技术是指信源和信宿之间为了防止信号被窃取，按约定的方法改变信息的表现形式以隐蔽其真实内容的通信方式，在国防、商业、金融、军事、科技等方面具有重要应用。截止到目前为止，众多保密通信技术已经被提出，包括量子保密技术，RSA法，以及采用特殊的编码方式来达到的保密通信技术。但是这些现有技术的技术方案复杂，成本较高。所以，有必要提供一种方案简单、成本较低，且保证良好的保密通信效果的保密通信系统。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于时域泰伯效应的加密、解密通信装置和保密通信系统，以解决现有技术中技术方案复杂，成本较高的问题。(二)技术方案根据本专利技术的一方面，提供一种基于时域泰伯效应的加密通信装置，包括：主动锁模激光器，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状；强度调制器，与主动锁模激光器连接，其微波信号周期与光脉冲重复频率相匹配，用于将光脉冲调制上重复频率的信号；正色散器件，与强度调制器连接，用于向信号引入正色散。在进一步的实施方案中，所述的光脉冲的重复频率为1—43GHz。在进一步的实施方案中，所述的光脉冲的脉宽为4—50ps。在进一步的实施方案中，所述的正色散值为≥50ps/nm根据本专利技术的又一方面，提供一种基于时域泰伯效应的解密通信装置，包括：负色散器件，用于向已引入正色散的信号引入负色散，所述负色散能够补偿正色散；光探测器，与负色散器件连接，用于探测信号光的波形。根据本专利技术的再一方面，提供一种基于时域泰伯效应的保密通信系统，包括：主动锁模激光器，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状；强度调制器，与主动锁模激光器连接，其微波信号周期与光脉冲重复频率相匹配，用于将光脉冲调制上重复频率的信号；正色散器件，与强度调制器连接，用于向信号引入正色散；负色散器件，与正色散器件连接，用于向信号引入负色散，所述负色散能够补偿所述正色散器件引入的正色散；光探测器，与负色散器件连接，用于探测信号光的波形。在进一步的实施方案中，所述的基于时域泰伯效应的保密通信系统，还包括：单模光纤，位于正色散器件与负色散器件之间，用于再次引入正色散。(三)有益效果本专利技术的基于时域泰伯效应的加密、解密通信装置和保密通信系统，能够利用任意色散的色散介质，从而达到将光信号脉冲变为不携带信息的无序信号，在输出端可以利用负色散解调得到原始信号，达到了保密通信的效果，并且技术方案较为简单、成本较低。此外，由于色散值任意，色散器件的损耗也可以做的很小，具有很高的可行性。附图说明图1是本专利技术系统框图。图2是本专利技术实施例中主动锁模激光器发出的光脉冲图。图3是本专利技术实施例中经过强度调制器调制的光信号图。图4是本专利技术实施例中经过发射端正色散器件后的信号图。图5是本专利技术实施例中经过普通单模光纤后的信号图。图6是本专利技术实施例中经过接收端色散补偿后得到的信号图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。空域泰伯效应可以表述为在合适的条件下，一束从一个周期性物体反射或者投射的相干光会在一定的距离上周期性的复现的现象。该物体可以是具有一维的周期性也可以是具有二维周期性的物体(比如空间光栅)。这些重构出的图像称为泰伯图像。除了这些完全复现出来的图案之外，更多有趣的图案也被观测到。例如在传播方向上的其他位置，周期性的图案会以不同于原物体周期的周期复现。这些现象称为分数阶泰伯效应。基于时空二重性，学者们将空域泰伯效应引入到时域上，泰伯效应在时域上(时域泰伯效应或自成像效应)表现为周期性的时域信号(例如短光脉冲波列)通过一段满足一阶色散条件的色散介质时，会产生自成像效应。而在某些特定的色散位置上，周期性的时域信号的周期以及幅值会成倍的减小。因此，将泰伯效应运用在通信系统中会有较好的保密效果。本专利技术提供一种基于时域泰伯效应的加密通信装置，包括：主动锁模激光器1，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状。由于空域泰伯效应的条件是平面波入射到光栅上，紧靠光栅的光场经过自由空间传播后会周期性的复现，对应到时域上就是周期性的相位恒定的光脉冲经过一段色散介质之后会周期性的复现，所以所需要的光脉冲之间的相位必须相同，不能是杂乱的，且光谱需为梳状的。否则，经过色散介质的传播后，得到的仅仅是脉冲的展宽，不会使信号的能量的重新分布。光脉冲的重复频率可以为1—43GHz；光脉冲的脉宽可以为4—50ps。强度调制器2，与主动锁模激光器1连接，其微波信号周期与光脉冲重复频率相匹配，用于调制上重复频率的信号。从主动锁模激光器1输出的光脉冲被强度调制器2调制后，脉冲序列就携带了信息。正色散器件3，与强度调制器2连接，用于向信号引入正色散。经过强度调制之后的信号，经过一段距离的任意色散距离的传播，信号光脉冲的能量便会被重新分布呈没有规律性的光信号，这时所要传输的信号便被伪装起来，以达到加密效果。正色散器件3引入的正色散值≥50ps/nms均可实现加密效果。本专利技术提供一种基于时域泰伯效应的解密通信装置，包括：负色散器件5，用于向已引入正色散的信号引入负色散，所述负色散能够补偿待解密信号的正色散。光探测器7，与负色散器件5连接，用于探测信号光的波形。本专利技术提供一种基于时域泰伯效应的保密通信系统，如图1所示，包括发送端8和接收端9，其中发送端8包括：主动锁模激光器1，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状。强度调制器2，与主动锁模激光器1连接，用于调制上重复频率的信号。正色散器件3，与强度调制器2连接，用于向信号引入正色散。接收端9包括：负色散器件5，与正色散器件3连接，用于向信号引入补偿色散，所述补偿色散与正色散器件3引入的正色散相匹配。光探测器7，与负色散器件5连接，用于探测信号光的波形。本专利技术中，在接收端9要解调该信号时，只要将发送端8的色散与传输过程中的色散都补偿，就可以利用反泰伯效应将原始信号恢复出来。此外，由于基于泰伯效应，所以只需要很小的色散，色散值≥50ps/nms就可以实现信号能量的重新分配；由于色散值可以很小，所以引入的损耗也很低。优选的，该基于时域泰伯效应的保密通信系统还包括：单模光纤4，位于正色散器件3与负色散器件5之间，用于再次引入正色散。当该基于时域泰伯效应的保密通信系统包括单模光纤4时，负色散器件5引入补偿的色散为正色散器件3和单模光纤4引入的正色散之和。在本专利技术的一个实施例中，主动锁模激光器1发出如图2所示的光脉冲；强度调制器2将光脉冲调制上(11010011010100100110)的重复频率为9.7GHz的信号后的光信号如图3所示，；正色散器件3向光信号引入正色散，经过了169.15ps/nm的色散介质之后得到的波形如图4所示，实现了信号的加密；经过了20km的单模光纤4的传播得到的信号如图5所示，本实施例中使用的单模光纤为普通单模光纤，且普通单模光纤的色散系数大概为17ps/nm/km,所以引入的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时域泰伯效应的加密通信装置，其特征在于，包括：主动锁模激光器(1)，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状；强度调制器(2)，与主动锁模激光器(1)连接，其微波信号周期与光脉冲重复频率相匹配，用于将所述光脉冲调制上重复频率的信号；正色散器件(3)，与强度调制器(2)连接，用于向信号引入正色散。

【技术特征摘要】
1.一种基于时域泰伯效应的加密通信装置，其特征在于，包括：主动锁模激光器(1)，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状；强度调制器(2)，与主动锁模激光器(1)连接，其微波信号周期与光脉冲重复频率相匹配，用于将所述光脉冲调制上重复频率的信号；正色散器件(3)，与强度调制器(2)连接，用于向信号引入正色散。2.根据权利要求1所述的基于时域泰伯效应的加密通信装置，其特征在于，所述的光脉冲的重复频率为1—43GHz。3.根据权利要求1所述的基于时域泰伯效应的加密通信装置，其特征在于，所述的光脉冲的脉宽为4—50ps。4.根据权利要求1所述的基于时域泰伯效应的加密通信装置，其特征在于，所述的正色散值为≥50ps/nm。5.一种基于时域泰伯效应的解密通信装置，其特征在于，包括：负色散器件(5)，用于向已引入正色散的信号引入负色...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，林志星，孙术乾，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11