基于电吸收调制激光器的光跳频系统技术方案

一种光跳频系统的发射机，其中：所述伪随机码生成器生成的伪随机码信号转化成调制电流，分别对两个电吸收调制激光器的增益区进行相反的调制，从而所述电吸收调制激光器输出两个强度相同、波长互补的被调制激光，分别作为光跳频载波进入到两个马赫‑曾德尔调制器中，将两个用户信息源输入的用户信息调制到所述光跳频载波上后，从所述两个马赫‑曾德尔调制器输出的光同时进入耦合器，耦合成一路光束发射出去。本发明专利技术使用集成的电吸收调制激光器作为跳频源，使得整个发射机变得小巧灵活，并且可以从两路扩展到多路光跳频系统，因而可以与现有的波分复用系统兼容。

The optical frequency hopping system based on the electro absorption modulation laser

【技术实现步骤摘要】
基于电吸收调制激光器的光跳频系统
本专利技术涉及安全光通信领域，尤其涉及一种基于电吸收调制激光器的光跳频系统。
技术介绍
在如今信息时代，每天有太多的商业、政府、军事等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，从物理层来解决光通信的安全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使用算法加密，比如AES加密算法、DES算法、IDEA算法以及国密算法SM4等，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。因此，迫切需要开发一种低成本、小巧安全的光通信加密系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种基于电吸收调制激光器的光跳频系统，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的第一方面，提供了一种光跳频系统的发射机，包括若干组发射单元，其中每一发射单元包括两个电吸收调制激光器、一个伪随机码生成器、两个马赫-曾德尔调制器、两个用户信息源和一个耦合器，其中：所述伪随机码生成器生成的伪随机码信号转化成调制电流，分别对两个电吸收调制激光器的增益区进行相反的调制，从而所述电吸收调制激光器输出两个强度相同、波长互补的被调制激光，分别作为光跳频载波进入到两个马赫-曾德尔调制器中，将两个用户信息源输入的用户信息调制到所述光跳频载波上后，从所述两个马赫-曾德尔调制器输出的光同时进入耦合器，耦合成一路光束发射出去；所述若干组发射单元之间采用级联的方式连接。其中，所述电吸收调制激光器包括增益区和调制区；作为优选，所述电吸收调制激光器的调制区的偏置电压与增益区上的偏置电流和调制电流相关；作为优选，所述增益区根据不同的通信距离、传输速度和频率间隔的要求选择合适偏置电流和调制电流；作为优选，所述电吸收调制激光器采用集成的电吸收调制激光器芯片或采用单个激光器芯片与外部调制器的组合来实现。其中，所述马赫-曾德尔调制器选用以下一种：定向耦合式调制器、法布里-珀罗调制器、硅基光调制器或电吸收调制器。其中，所述发射单元包括两个电吸收调制激光器或多个电吸收调制激光器。作为本专利技术的第二方面，提供了一种光跳频系统的接收机，包括若干组接收单元，其中每一组接收单元包括一个解复用器、第一分束器和第二分束器、四个马赫-曾德尔调制器、两个伪随机码生成器、两个耦合器和两个光电探测器，其中：所述解复用器将接收的光载波分成两路单波长的光分别输出到第一分束器和第二分束器中，最终将光分成四路；将四个马赫-曾德尔调制器两两分成两组，两个伪随机码生成器产生与发射机中的伪随机码生成器相同的伪随机码，由于解码用的伪随机码与发射机中用于加密的伪随机码相同，因此可以实现用户信息的解密；之后分成两路，一路用于驱动其中一个马赫-曾德尔调制器，一路通过非门后用于驱动另一个马赫-曾德尔调制器；第一分束器的一路光载波与来自第二分束器的一路光载波经过第一组的两个马赫-曾德尔调制器后汇聚于一个耦合器，随后经过耦合的光载波进入一个光电探测器；第一分束器的另一路光载波与来自第二分束器的另一路光载波经过第二组的两个马赫-曾德尔调制器后汇聚于另一个耦合器，随后经过耦合的光载波进入另一个光电探测器；所述若干组接收单元之间采用级联连接。其中，所述马赫-曾德尔调制器选用以下一种：定向耦合式调制器、法布里-珀罗调制器、硅基光调制器或电吸收调制器。其中，所述接收机中的两个伪随机码生成器能够使用一个伪随机码生成器代替，之后分成两路信号。作为本专利技术的第三方面，提供了一种光跳频系统，包括如上所述的发射机和/或如上所述的接收机。其中，所述发射单元与接收单元之间通过光纤连接。作为本专利技术的第四方面，提供了一种光通信设备，其中采用如上所述的光跳频系统。基于上述技术方案可知，本专利技术的光跳频系统相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：1、本专利技术提供一种基于电吸收调制激光器的光跳频系统，通过应用光跳频理论，把用户信息分割成多个片段，然后调制到多个光载波上，这样每个波长的光载波只携带一部分信息，从而大大提高通信的安全性。2、使用集成的电吸收调制激光器作为跳频源，使得整个发射机变得小巧灵活，并且可以从两路扩展到多路光跳频系统，因而可以与现有的波分复用系统兼容。3、此系统可以根据不同用户的应用需求，通过改变激光器增益区的偏置电流和调制电流来调整调制速率、跳频速率和光载波的频率间隔。附图说明图1是本专利技术基于电吸收调制激光器的光跳频系统的两路光跳频系统的结构示意图；图2是本专利技术基于电吸收调制激光器的光跳频系统的两路发射机的结构示意图；图3是本专利技术基于电吸收调制激光器的光跳频系统的接收机的结构示意图。具体实施方式中科院半导体所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，将用户数据分割成信息段，然后通过多个不同波长的光载波传输。在这个过程中，不同用户的信息将相互加密，从而大大提高了用户信息的安全性。具体地，本专利技术公开了一种光跳频系统的发射机，包括若干组发射单元，其中每一发射单元包括两个电吸收调制激光器、一个伪随机码生成器、两个马赫-曾德尔调制器、两个用户信息源和一个耦合器，其中：所述伪随机码生成器生成的伪随机码信号转化成调制电流，分别对两个电吸收调制激光器的增益区进行相反的调制，从而所述电吸收调制激光器输出两个强度相同、波长互补的被调制激光，分别作为光跳频载波进入到两个马赫-曾德尔调制器中，将两个用户信息源输入的用户信息调制到所述光跳频载波上后，从所述两个马赫-曾德尔调制器输出的光同时进入耦合器，耦合成一路光束发射出去；所述若干组发射单元之间采用级联的方式连接。其中，所述电吸收调制激光器包括增益区和调制区；作为优选，所述电吸收调制激光器的调制区的偏置电压与增益区上的偏置电流和调制电流相关；作为优选，所述增益区根据不同的通信距离、传输速度和频率间隔的要求选择合适偏置电流和调制电流；作为优选，所述电吸收调制激光器采用集成的电吸收调制激光器芯片或采用单个激光器芯片与外部调制器的组合来实现。其中，所述马赫-曾德尔调制器选用以下一种：定向耦合式调制器、法布里-珀罗调制器、硅基光调制器或电吸收调制器。其中，所述发射单元包括两个电吸收调制激光器或多个电吸收调制激光器。本专利技术也公开了一种光跳频系统的接收机，包括若干组接收单元，其中每一组接收单元包括一个解复用器、第一分束器和第二分束器、四个马赫-曾德尔调制器、两个伪随机码生成器、两个耦合器和两个光电探测器，其中：所述解复用器将接收的光载波分成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光跳频系统的发射机，其特征在于，包括若干组发射单元，其中每一发射单元包括两个电吸收调制激光器、一个伪随机码生成器、两个马赫-曾德尔调制器、两个用户信息源和一个耦合器，其中：/n所述伪随机码生成器生成的伪随机码信号转化成调制电流，分别对两个电吸收调制激光器的增益区进行相反的调制，从而所述电吸收调制激光器输出两个强度相同、波长互补的被调制激光，分别作为光跳频载波进入到两个马赫-曾德尔调制器中，将两个用户信息源输入的用户信息调制到所述光跳频载波上后，从所述两个马赫-曾德尔调制器输出的光同时进入耦合器，耦合成一路光束发射出去；/n所述若干组发射单元之间采用级联的方式连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光跳频系统的发射机，其特征在于，包括若干组发射单元，其中每一发射单元包括两个电吸收调制激光器、一个伪随机码生成器、两个马赫-曾德尔调制器、两个用户信息源和一个耦合器，其中：
所述伪随机码生成器生成的伪随机码信号转化成调制电流，分别对两个电吸收调制激光器的增益区进行相反的调制，从而所述电吸收调制激光器输出两个强度相同、波长互补的被调制激光，分别作为光跳频载波进入到两个马赫-曾德尔调制器中，将两个用户信息源输入的用户信息调制到所述光跳频载波上后，从所述两个马赫-曾德尔调制器输出的光同时进入耦合器，耦合成一路光束发射出去；
所述若干组发射单元之间采用级联的方式连接。


2.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述电吸收调制激光器包括增益区和调制区；
作为优选，所述电吸收调制激光器的调制区的偏置电压与增益区上的偏置电流和调制电流相关；
作为优选，所述增益区根据不同的通信距离、传输速度和频率间隔的要求选择合适偏置电流和调制电流；
作为优选，所述电吸收调制激光器采用集成的电吸收调制激光器芯片或采用单个激光器芯片与外部调制器的组合来实现。


3.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述马赫-曾德尔调制器选用以下一种：定向耦合式调制器、法布里-珀罗调制器、硅基光调制器或电吸收调制器。


4.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述发射单元包括两个电吸收调制激光器或多个电吸收调制激光器。


5.一种光跳频系统的接收机，其特征在于，包括若干组接收单元，其中每一组接收单元包括一个解复用器、第一分束器和第二分束器、四个马赫-曾德尔调...

【专利技术属性】
技术研发人员：班德超，陈伟，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