基于光环形器的光跳频系统及发送机技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光环形器的光跳频系统及发送机，包括：环形调制单元，该环形调制单元包括多个光环行器，各个光环行器的第一端口接收不同的光载波，各个光环行器的第二端口连接一光耦合器，该光耦合器连接相位调制器并结合伪随机码发生器中跳频编码实现光载波信号的编码调制，各个光环行器的第三端口分别输出该编码调制后的光载波信号；内置有该环形调制单元的发送机，发送通过该环形调制单元加密的光载波信号；接收机，接收该加密的光载波信号并通过跳频编码进行解密；以及光纤，实现发送机和接收机间的载波通信。本发明专利技术可以实现高速光跳频编码，并且具有灵活和简单的单元结构，方便扩展到多路光跳频系统，以提供更高保密性的通信系统。

Optical Frequency Hopping System and Transmitter Based on Optical Loop

【技术实现步骤摘要】
基于光环形器的光跳频系统及发送机
本专利技术涉及光通信安全领域，尤其涉及一种基于光环形器的光跳频系统。
技术介绍
在如今信息时代，每天有太多的商业机密信息以及个人隐私信息通过光纤网路传输。在过去，人们一直以为光纤通信很安全，但随着技术的发展，通过光纤弯曲、分束、倏逝波耦合、散射等方式就可以实现光纤窃听。因此，安全光通信就成为一个非常重要的课题。目前提高通信的安全性主要分为软件层和硬件层，其中软件层包括对用户数据的算法加密，比如AES加密，但所有基于算法的加密手段都已经被证明是可以破解的。而基于硬件的加密方式，如光码分复用技术、混沌加密技术等，由于这两种加密方式的加密信号是模拟信号，因此在光纤网络中传输时的传输距离会受到限制。现有技术中已提出了一种光跳频通信技术，是通过已知随机密钥控制光信道的切换，将保密与非保密信息混合在一起，从而实现保密信息的隐藏。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于光环形器的光跳频系统及发送机，通过把用户数据在不同时间段调制在不同波长的载波上，使同一波长的载波中携带的用户信息是不完整的，从而实现对用户信息的加密传输。有鉴于此，本专利技术提供了一种基于光环形器的光跳频系统及发送机，其中：该基于光环形器的光跳频系统包括：环形调制单元，该环形调制单元包括多个光环行器、光耦合器、相位调制器以及伪随机码发生器，其中，各个光环行器的第一端口接收不同的光载波，各个光环行器的第二端口连接一光耦合器，该光耦合器连接相位调制器并结合伪随机码发生器中跳频编码实现光载波信号的编码调制，各个光环行器的第三端口分别输出编码调制后的光载波信号。内置有该环形调制单元的发送机，发送通过该环形调制单元加密的光载波信号；进一步的，该发送机包括：多个激光器，各个激光器连续发射不同波长的光载波；多个偏振控制器，每个偏振控制器对应一个上述激光器，各个偏振控制器实现其对应的激光器产生的光载波的偏振调制；上述环形调制单元，该环形调制单元中每个光环行器对应一个偏振控制器，该环形调制单元接收偏振调制后的光载波并分别输出编码调制后的光载波信号；多个马赫增德尔强度调制器，每个马赫增德尔强度调制器对应环形调制单元中的一个光环行器，各个马赫增德尔强度调制器将数据调制到各个光环行器输出的编码调制后的光载波上。接收机，接收加密的光载波信号并通过跳频编码进行解密；进一步的，该接收机包括：波长分束器，接收上述加密的光载波并根据光载波中波长的不同进行分束，得到多束具有单一波长的光载波；多个偏振控制器，每个偏振控制器对应一束该单一波长的光载波，各个偏振控制器对各束单一波长的光载波进行偏振调制；多个马赫增德尔强度调制器，每个马赫增德尔强度调制器对应一个偏振控制器，各个马赫增德尔强度调制器结合一具有跳频编码的伪随机码发生器对各束单一波长的光载波进行解码调制；以及光探测器，实现解码调制后的光载波信号的数据恢复。更进一步的，发送机的伪随机码发生器中的跳频编码与接收机的伪随机码发生器中的跳频编码相同，该跳频编码是m序列或gold码。以及光纤，实现发送机和接收机间的载波通信。另有，上述发送机和/或接收机中，具体包括：激光器为法布里-珀罗激光器、分布反馈式激光器、分布式布拉格反射激光器和/或垂直外腔面发射激光器；相位调制器是马赫-曾德尔调制器或声光调制器；偏振控制器是拨片型偏振控制器、光纤环型偏振控制器、电光型偏振控制器或压光型偏振控制器；光环形器是透射式光环形器或者反射式光环形器。该基于光环形器的光跳频发送机，包括：多个激光器，各个激光器连续发射不同波长的光载波；多个偏振控制器，每个偏振控制器对应一个上述激光器，各个偏振控制器实现其对应的激光器产生的光载波的偏振调制；环形调制单元，该环形调制单元包括多个光环行器、光耦合器、相位调制器以及伪随机码发生器，其中，各个光环行器的第一端口接收不同的光载波，各个光环行器的第二端口连接一光耦合器，该光耦合器连接相位调制器并结合伪随机码发生器中跳频编码实现光载波信号的编码调制，各个光环行器的第三端口分别输出编码调制后的光载波信号；以及多个马赫增德尔强度调制器，每个马赫增德尔强度调制器对应环形调制单元中的一个光环行器，各个马赫增德尔强度调制器将数据调制到各个光环行器输出的编码调制后的光载波上，实现光载波信号发送。从上述方案中可以看出，本专利技术提供的基于光环形器的光跳频系统及发送机优点在于：1、把每一个用户的信息调制在不同的光波长上，从而实现用户数据的加密传输；2、由于光通信的性质，实现了信息的高速可靠传输；3、通过光环形器、光耦合器和相位调制器即可产生与调频编码相对应的波长互补的光载波组，选用器件少，系统构成简单。附图说明为了进一步说明本专利技术的内容，下面结合实施例及附图对本专利技术作详细说明如下：图1是本专利技术实施例两路光跳频系统结构图；图2是图1系统的光跳频原理图。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，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术一实施例提供了一种基于光环形器的光跳频系统及发送机，请参照图1，图1是本实施例基于光环形器的光跳频系统结构示意图，首先需要说明的是，图1中展示的仅是两路光跳频系统，但此系统不局限于两路而是可以扩展到任意数量。参照图1，本专利技术提供的该光跳频系统包括：环形调制单元，该环形调制单元包括多个光环行器、光耦合器、相位调制器以及伪随机码发生器，其中，各个光环行器的第一端口接收不同的光载波，各个光环行器的第二端口连接一光耦合器，该光耦合器连接相位调制器并结合伪随机码发生器中跳频编码实现光载波信号的编码调制，各个光环行器的第三端口分别输出编码调制后的光载波信号。内置有该环形调制单元的发送机，发送通过该环形调制单元加密的光载波信号。一些实施例中，该发送机包括：多个激光器，各个激光器连续发射不同波长的光载波；本实施例中，连续激光器(LD1和LD2)用于产生不同波长的光载波λ1和λ2。多个偏振控制器，每个偏振控制器对应一个上述激光器，各个偏振控制器实现其对应的激光器产生的光载波的偏振调制；本实施例中，偏振控制器(PC1和PC2)用于调节光载波的偏振。上述环形调制单元，该环形调制单元中每个光环行器对应一个偏振控制器，该环形调制单元接收偏振调制后的光载波并分别输出编码调制后的光载波信号；本实施例中，光环形器(OC1和OC2)、光耦合器和相位调制器(PM)共同构成该环形调制单元，用于产生被跳频编码混淆过的光载波。多个马赫增德尔强度调制器，该每个马赫增德尔强度调制器对应环形调制单元中的一个光环行器，各个马赫增德尔强度调制器将数据调制到各个光环行器输出的编码调制后的光载波上；本实施例中，马赫增德尔强度调制器(MZ1和MZ2)用于将数据调制到光载波上。接收机，接收加密的光载波信号并通过跳频编码进行解密。一些实施例中，该接收机包括：波长分束器，接收上述加密的光载波并根据光载波中波长的不同进行分束，得到多束具有单一波长的光载波；多个偏振控制器，每个偏振控制器对应一束该单一波长的光载波，各个偏振控制器对各束单一波长的光载波进行偏振调制；多个马赫增德尔强度调制器，每个马赫增德尔强度调制器对应一个偏振控制器，各个马赫增德尔强度调制器结合一具有跳频编码的伪随机码发生器对各束单一波长的光载波进行解码调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光环形器的光跳频系统，其特征在于，包括：环形调制单元，所述环形调制单元包括多个光环行器、光耦合器、相位调制器以及伪随机码发生器，各个所述光环行器的第一端口接收不同的光载波，各个所述光环行器的第二端口连接一光耦合器，所述光耦合器连接所述相位调制器并结合所述伪随机码发生器中跳频编码实现所述光载波信号的编码调制，各个所述光环行器的第三端口分别输出所述编码调制后的光载波信号；内置有所述环形调制单元的发送机，发送通过所述环形调制单元加密的光载波信号；接收机，接收所述加密的光载波信号并通过跳频编码进行解密；以及光纤，实现所述发送机和接收机间的载波通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于光环形器的光跳频系统，其特征在于，包括：环形调制单元，所述环形调制单元包括多个光环行器、光耦合器、相位调制器以及伪随机码发生器，各个所述光环行器的第一端口接收不同的光载波，各个所述光环行器的第二端口连接一光耦合器，所述光耦合器连接所述相位调制器并结合所述伪随机码发生器中跳频编码实现所述光载波信号的编码调制，各个所述光环行器的第三端口分别输出所述编码调制后的光载波信号；内置有所述环形调制单元的发送机，发送通过所述环形调制单元加密的光载波信号；接收机，接收所述加密的光载波信号并通过跳频编码进行解密；以及光纤，实现所述发送机和接收机间的载波通信。2.根据权利要求1所述的基于光环形器的光跳频系统，其特征在于，所述发送机包括：多个激光器，所述各个激光器连续发射不同波长的光载波；多个偏振控制器，所述每个偏振控制器对应一个所述激光器，所述各个偏振控制器实现其对应的激光器产生的光载波的偏振调制；所述环形调制单元，所述环形调制单元中每个所述光环行器对应一个所述偏振控制器，所述环形调制单元接收所述偏振调制后的光载波并分别输出所述编码调制后的光载波信号；多个马赫增德尔强度调制器，所述每个马赫增德尔强度调制器对应所述环形调制单元中的一个所述光环行器，各个所述马赫增德尔强度调制器将数据调制到各个所述光环行器输出的所述编码调制后的光载波上。3.根据权利要求1所述的基于光环形器的光跳频系统，其特征在于，所述接收机包括：波长分束器，接收所述加密的光载波并根据所述光载波中波长的不同进行分束，得到多束具有单一波长的光载波；多个偏振控制器，所述每个偏振控制器对应一束所述单一波长的光载波，各个所述偏振控制器对所述各束单一波长的光载波进行偏振调制；多个马赫增德尔强度调制器，所述每个马赫增德尔强度调制器对应一个所述偏振控制器，各个所述马赫增德尔强度调制器结合一具有跳频编码的伪随机码发生器对所述各束单一波长的光载波进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐艺超，陈伟，黄庆超，祝宁华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11