專利名稱：全光混沌序列發生器及全光混沌序列發生方法
技術領域：
本發明涉及混沌光通信技術領域，特別涉及一種全光混 沌序列發生器及全光混沌 序列發生方法。
背景技術：
混沌現象是20世紀最重要的科學發現之一。當今科學認為，混沌是一種貌似無規 則的運動，旨在確定非線性系統中，不需要附加任何隨機因素亦可出現類似隨機的行為。混 沌系統的最大特點就在于系統的演化對初始條件(初值)十分敏感，因此從長期意義上講， 系統的未來行為是不可預測的。近年來，隨著混沌的優點逐步為人們所認識，利用混沌產生擴頻序列的研究已經 引起了許多人的關注，人們開始利用混沌系統對初值的敏感性來進行保密通信。其中切比 雪夫映射是當前人們研究和應用較為廣泛的混沌映射之一，滿足切比雪夫方程的信號序列 即是一種混沌序列。混沌序列與目前應用較為廣泛的m序列和Gold碼序列相比具有很多優勢混沌 序列由于對初值極其敏感，因此產生的碼序列數量與m序列和Gold碼的碼序列數量相比較 多，且具有更好的保密特性；混沌信號具有類似白噪聲的統計特性。目前采用混沌信號的保密通信機已經成功應用于無線通信中，基于混沌通信的 CDMA技術已在軍事上得到了初步應用，但是對于光通信系統，例如光CDMA通信系統，信號 是以光的形式傳輸，而目前還沒有實現全光信號的混沌序列發生的方法，也沒有能夠實現 以全光信號產生混沌序列的混沌序列發生器，現有實用的技術是將光信號轉換為電信號 后，利用現有電信號的混沌序列發生器，產生電信號的混沌序列，再將電信號的混沌序列轉 換為光信號，從而得到光混沌序列。目前這種通過光-電-光轉換生成光混沌序列的方法無疑要設置光-電，電-光 轉換設備，其實現結構復雜，成本較高，且光-電-光的轉換還會影響光信號處理速度及信 號質量，因此，目前的混沌加密通信技術在光通信系統中應用的難度很大，效果并不理想。
發明內容
本發明實施例提供一種全光混沌序列發生器，無須進行光-電-光的轉換就能夠 產生光混沌序列。本發明實施例提供一種全光混沌序列發生方法，無須進行光-電-光的轉換就能 夠產生光混沌序列。為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的一種全光混沌序列發生器，該全光混沌序列發生器包括一 I-N路不對稱光耦合器，I-N個混沌子序列發生器，I-N個光延遲器，和一時分復 用器；I-N路不對稱光耦合器，將入射光按特定分光比分成I-N路不同光強的輸入光，對應送至I-N個光混沌子序列發生器，用于激勵I-N個光混沌子序列發生器對應產生長度任 意的I-N路光混沌子序列；I-N路光混沌子序列對應送至I-N個光延遲器，I-N個光延遲器 使I-N路光混 沌子序列按時序順序到達時分復用器，時分復用器使I-N路光混沌子序列按 時序順序混合成一個長的光混沌序列輸出，N為正整數。所述光混沌子序列發生器，包括馬赫-曾德爾干涉儀陣列、相位/時序調整模塊和信號輸出模塊；所述馬赫_曾德爾干涉儀陣列，由I-M個馬赫_曾德爾干涉儀組成，每一個馬 赫_曾德爾干涉儀接收所述的一路輸入光；所述每一個馬赫_曾德爾干涉儀按照預先設置 的與所述輸入光的波長相對應的工作參數，對輸入光進行干涉，使馬赫-曾德爾干涉儀陣 列輸出的I-M組光脈沖信號的振幅滿足切比雪夫映射關系；所述相位/時序調整模塊，與所述馬赫_曾德爾干涉儀陣列中的每個馬赫_曾德 爾干涉儀相連，用于調整馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的I-M組符合切比雪夫映射關系的 光脈沖信號的相位和時序，使調整后的I-M組光脈沖信號的相位相同，且按時序順序輸出；所述信號輸出模塊，與所述相位/時序調整模塊相連，將所述相位/時序調整模塊 輸出的符合切比雪夫映射關系的I-M組光脈沖信號耦合為一組符合切比雪夫映射關系的 光混沌子序列，M為正整數。一種全光混沌序列發生方法，該方法包括將入射光按特定分光比分成I-N路不同光強的輸入光，分別用于激勵I-N個光混 沌子序列發生器對應產生長度任意的I-N路光混沌子序列；分別對I-N路光混沌子序列進行延遲，使I-N路光混沌子序列按時序順序傳送；使I-N路光混沌子序列按順序混合成一個長的光混沌序列輸出，N為正整數。所述輸入光激勵光混沌子序列發生器產生長度任意的光混沌子序列，包括由I-M個馬赫-曾德爾干涉儀組成的馬赫-曾德爾干涉儀陣列構成所述的光混沌 子序列發生器；由陣列中的每一個馬赫_曾德爾干涉儀按照預先設置的與所述輸入光的波長相 對應的工作參數，對輸入光進行干涉處理，使馬赫_曾德爾干涉儀陣列輸出的I-M組光脈沖 信號的振幅滿足切比雪夫映射關系；調整馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的I-M組光脈沖信號的相位和時序，使調整后 的I-M組光脈沖信號的相位相同，且按時序輸出；將按時序輸出的I-M組相位相同的所述光混沌序列耦合，得到符合切比雪夫映射 關系的光混沌子序列。由上述的技術方案可見，本發明的這種全光混沌序列發生器及全光混沌序列發生 方法，是在全光的環境下對入射光的光脈沖信號進行處理，先生成多個光混沌子序列，再最 終混合成一長的光混沌序列，整個過程不存在光_電-光轉換，實現非常簡單，可以非常容 易地應用于光通信系統。由于光混沌子序列的路數(N的選擇可控制最終生成的光混沌序 列的總長度)及各混沌子序列的長度(通過選擇M控制)可任意控制，加之各光混沌子序 列發生器可基于不同迭代函數設計，如采用切比雪夫迭代方程，或邏輯斯蒂(Logistic)迭 代方程，因而當應用于保密通信機中時，具有更強的保密特性。
圖1為本發明實施例的全光混沌序列發生器結構示意圖；圖2為本發明實施例的全光混沌子序列發生器結構示意圖；圖3為本發明較佳實施例的全光混沌子序列發生器結構示意圖；圖4為本發明較佳實施例的電壓控制模塊結構示意圖；圖5為本發明實施例的全光混沌序列發生方法流程圖；圖6為本發明實施例的全光混沌子序列發生方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發明進一步詳細說明。本發明主要利用一 N路不對稱光耦合器，將入射光按特定分光比分成N路不同光 強的輸入光，輸入光波長與入射光波長相同，當入射光波長改變時，輸入光的波長也隨之改 變；輸入光激勵I-N個光混沌子序列發生器對應產生長度任意的I-N路光混沌子序列，光混 沌子序列發生器可以基于任意產生原理、任意迭代函數設計及采用任意的器件，如采用由M 個馬赫_曾德爾干涉儀構成馬赫_曾德爾干涉儀陣列來組成光混沌子序列發生器，通過選 擇M而可改變子序列的長度，采用的器件可以是干涉儀、非線性光纖環鏡或光柵等；I-N段 不同長度的光纖延遲線對I-N路光混沌子序列進行延遲，使I-N路光混沌子序列按時序順 序到達時分復用器，再由時分復用器將順序到達的I-N路混沌光子序列混合成一個長的光 混沌序列輸出。利用馬赫-曾德爾干涉儀對輸入光進行調制，得到光混沌子序列。其原理為光脈 沖信號在通過馬赫_曾德爾干涉儀時，其振幅和相位將會發生改變，而其振幅與相位的變 化值與馬赫_曾德爾干涉儀的兩臂臂長和光脈沖的波長相關，因此通過調整馬赫_曾德爾 干涉儀的兩臂臂長，可以控制經過馬赫-曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號的振幅。通過合 理設計馬赫_曾德爾干涉儀陣列中各個馬赫_曾德爾干涉儀的兩臂臂長，就可以使通過馬 赫_曾德爾干涉儀輸出的光脈沖的振幅排列滿足切比雪夫方程。因此通過M個馬赫-曾德爾干涉儀組成的陣列，并為馬赫-曾德爾干涉儀預先設 置與輸入的一定光強的光脈沖信號的波長相對應的工作參數，可以使經過馬赫_曾德爾干 涉儀陣列輸出的M組光脈沖信號的振幅滿足切比雪夫映射關系。但由于經過馬赫-曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號相比輸出前，其相位會有改 變，因此還需對馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的多組光脈沖信號的相位進行調整，使所有 經過馬赫-曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號的相位一致或與輸入光的相同，并通過延遲等 手段，將所有經過馬赫_曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號按時序順序輸出，即可得到符合 切比雪夫映射關系的光混沌子序列。圖1為本發 明實施例的全光混沌序列發生器結構示意圖。如圖1所示，該全光混 沌序列發生器包括一個N路不對稱光耦合器101，I-N個光混沌子序列發生器102，I-N段光 纖延遲線(或光緩沖器)103，和一時分復用器104。N路不對稱光耦合器101，將入射光按特定分光比分成N路不同光強的輸入光，輸 入光與入射光的波長相同，輸入光的波長隨入射光波長的改變而改變。I-N路不同光強的輸入光對應送至I-N個光混沌子序列發生器102，分別用于激勵I-N個光混沌子序列發生器對 應產生長度任意的I-N路光混沌子序列，每路光混沌子序列的長度可以是任意的，產生的 原理即迭代函數也可以是任意的，所使用的器件也可以任意的；I-N路光混沌子序列對應 送至I-N段光纖延遲線103，通過采用不同長度的I-N段光纖延遲線103使I-N路光混沌子 序列按時序順序到達時分復用器104，時分復用器使I-N路混沌光子序列按順序混合成一 個長的光混沌序列輸出。圖2為本發明實施例的全光混沌子序列發生器的結構示意圖，為圖1中102的原 理性結構。該全光混沌子序列發生器102包括馬赫-曾德爾干涉儀陣列201和相位/時 序調整模塊202 ；所述馬赫-曾德爾干涉儀陣列，由M個馬赫-曾德爾干涉儀203組成，陣列中每 一個馬赫_曾德爾干涉儀203接收同一光強、同一波長的一路輸入光脈沖信號；每一個馬 赫_曾德爾干涉儀203受輸入光脈沖信號激勵，按照預先設置的與輸入光脈沖信號的波長 相對應的工作參數，對輸入光脈沖信號進行干涉，使馬赫_曾德爾干涉儀陣列201輸出的M 組光脈沖信號的振幅滿足切比雪夫映射關系。相位/時序調整模塊202，與馬赫-曾德爾干涉儀陣列201中的每個馬赫-曾德 爾干涉儀相連，用于調整馬赫_曾德爾干涉儀陣列201輸出的M組光脈沖信號的相位和時 序，使調整后的M組光脈沖信號的相位相同，且按時序順序輸出，用于得到符合切比雪夫映 射關系的光混沌子序列。其中，馬赫-曾德爾干涉儀陣列201中所包含的馬赫_曾德爾干涉儀203的具體 數量M可以根據在光通信系統中的實際需要確定，如果需要通信的安全性較高，可以設置 較多的馬赫_曾德爾干涉儀203，即增加光混沌子序列的長度，以保證加密強度，反之則可 以設置較少的馬赫_曾德爾干涉儀(同理也可用于N的選擇)。通過上述的全光混沌子序列發生器結構不難看出，在生成光混沌子序列的過程 中，輸入光脈沖信號始終以光的形式存在，完全不需要進行光_電_光的轉換。 實際應用中，為適應單束輸入光脈沖信號，可以在單束光脈沖信號輸入馬赫-曾 德爾干涉儀陣列之前，將單束光脈沖信號分為多束相同的光脈沖信號，以滿足馬赫_曾德 爾干涉儀陣列的需要，并且在得到M路光混沌序列后，將其再次耦合為單束光脈沖信號，得 到一束攜帶光混沌序列的光脈沖信號。另外，由于馬赫-曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號的振幅不僅與工作參數，如兩 臂(上臂與下臂)臂長相關，還與輸入的光脈沖信號的波長、光強相關，預先設定的工作參 數只能保證特定波長的光脈沖信號經馬赫_曾德爾干涉儀輸出后滿足切比雪夫映射關系， 如果輸入的光脈沖信號的波長與特定的波長不符，則無法得到滿足切比雪夫映射關系的光 混沌序列。此時可以相應調整馬赫-曾德爾干涉儀預設的工作參數，使之與新的波長對應， 但調整馬赫_曾德爾干涉儀的兩臂臂長是很困難的，這樣的調整在輸入的光脈沖信號的波 長經常改變的情況下，或是快速改變的情況下，是不能接受的。因此，較佳地，還可以利用馬 赫_曾德爾干涉儀的兩臂對于光脈沖信號的折射率隨驅動電壓變化而變化的特性，設置一 個電壓控制模塊，通過改變馬赫_曾德爾干涉儀的驅動電壓，使本發明的全光混沌序列發 生器可以適應不同的輸入光脈沖信號的波長，且相比直接調整馬赫-曾德爾干涉儀的兩臂 臂長要更加快速、簡單。
為解決上述問題，本發明還提供了一種較佳的實施方式。圖3為本發明較佳實施 例的全光混沌子序列發生器結構示意圖，如圖3所示，該全光混沌子序列發生器除包括馬 赫_曾德爾干涉儀陣列301和相位/時序調整模塊302之外，還進一步包括信號輸入模塊304，用于將輸入光(N路不對稱光耦合器的任意一路輸出)脈沖信 號分為M組相同的光脈沖信號，其中分光的組數與所述馬赫-曾德爾干涉儀陣列301中馬 赫_曾德爾干涉 儀303的個數對應，分出的每一組光脈沖信號輸入一個馬赫_曾德爾干涉 儀303。信號輸入模塊304可以采用1:M光耦合器實現。信號輸出模塊305，與相位/時序調整模塊302相連，將相位/時序調整模塊輸出 的由M組光脈沖信號組成的符合切比雪夫映射關系的光混沌序列耦合為一束攜帶所述光 混沌子序列的光脈沖信號。信號輸出模塊305可以采用M: 1光耦合器實現。 電壓控制模塊306，與信號輸入模塊304及馬赫-曾德爾干涉儀陣列301中的每一 個馬赫_曾德爾干涉儀303分別相連，用于根據輸入馬赫_曾德爾干涉儀陣列301的光脈沖 信號的波長信息，按照預設的波長與驅動電壓的對應關系，為所有馬赫_曾德爾干涉儀303 分配驅動電壓，使馬赫_曾德爾干涉儀303按照分配的驅動電壓工作。其中，相位/時序調整模塊302中具體可以包括與馬赫_曾德爾干涉儀陣列301 中馬赫-曾德爾干涉儀303的數量相同的延時單元307及移相單元308 ；其中每一個馬 赫_曾德爾干涉儀303對應一個延時單元307及一個移相單元308。其中，每一個延時單元307與一個馬赫_曾德爾干涉儀303相連，將馬赫-曾德爾 干涉儀303輸出的振幅滿足切比雪夫映射關系的混沌光脈沖信號進行延時；所有的延時單 元307共同作用，使所有馬赫_曾德爾干涉儀303輸出的光脈沖信號在時序上順序排列。延 時單元307可以采用光纖延遲線或光緩沖等實現，可以按時序要求設計光纖延遲線的長度 和光緩存的級數。每一個移相單元308與一個延時單元307相連，所有的移相單元308共同作用，將 所有延時單元輸出的光脈沖信號調整為相同相位，例如調整為與輸入馬赫-曾德爾干涉儀 303之前的光脈沖信號相同的相位。所有移相單元308輸出的光脈沖信號，將進入信號輸出 模塊305，輸出光混沌子序列。移相單元308可以采用移相器實現。當然，移相單元308和延時單元307的位置也可以對調，即移相單元308與馬 赫_曾德爾干涉儀303相連，而延時單元307與信號輸出模塊305相連。圖4為本發明較佳實施例的電壓控制模塊結構示意圖，如圖2中306的具體結構。 所述電壓控制模塊包括分光單元401、延遲單元402、波長檢測單元403和電壓分配控制單 元 404。所述分光單元401，將輸入光脈沖信號(來自不對稱光耦合器的一路輸入光)分為 相同的兩路光脈沖信號，其中一路傳送給波長檢測單元403，另一路傳送給延遲單元402。所述波長檢測單元403，與分光單元401及電壓分配控制單元404分別相連，用于 檢測輸入光脈沖信號的波長，并將檢測結果發送給電壓分配控制單元404。其中，波長檢測 器發送的可以是一組控制信號，該控制信號攜帶波長信息，并指導電壓分配控制單元404 分配驅動電壓。所述電壓分配控制單元404，與波長檢測單元403及圖3所示的馬赫-曾德爾干涉 儀陣列301 (圖4中的401)中的每一個馬赫_曾德爾干涉儀303分別相連，用于根據波長檢測單元403發來的檢測結果，從自身保存的記載著波長與驅動電壓對照關系的電壓控制 表中讀取相應的一組驅動電壓值，將該組電壓值對應分配給馬赫-曾德爾干涉儀陣列401 中的每一個馬赫-曾德爾干涉儀，使每一個馬赫-曾德爾干涉儀工作在分配的驅動電壓下。所述延遲單元402，與分光單元401及圖2所示的信號輸入模塊304(圖4中的 404)分別相連，對接收到的輸入光脈沖信號進行延遲，使光脈沖信號在電壓分配控制單元 404完成對馬赫-曾德爾干涉儀陣列401的驅動電壓分配，并使每一個馬赫_曾德爾干涉儀 303工作在分配的驅動電壓下之后，再傳送到所述信號輸入模塊，以保證能夠得到正確的光 混沌子序列。在上述實施例中，由于輸出的光脈沖信號的振幅可由電壓控制模塊控制，因此，當 需要適應新的波長的光脈沖信號時，只需要在電壓控制模塊中的電壓控制表中添加新的波 長與驅動電壓的對應關系即可，使全光混沌序列發生器的升級方便，簡單易行。另外，根據本發明生成光混沌序列的原理，本發明還提供一種通用的全光混沌序 列發生方法。圖5為本發明實施例的全光混沌序列發生方法流程圖，如圖5所示，該方法包 括步驟501，將入射光按特定分光比分成N路不同光強的輸入光，輸入光波長與入射 光波長相同，并隨入射光波長的改變而改變；
步驟502，用N路不同光強的輸入光分別激勵N個光混沌子序列發生器，對應產生 長度任意的N路光混沌子序列，其激勵的較佳實施方式在圖6中說明；步驟503，分別對N路光混沌子序列進行延遲，使N路光混沌子序列按時序順序傳 送；步驟504，將N路混沌光子序列按順序混合成一個長的光混沌序列輸出。圖6示出用某一種光強的輸入光激勵一個混沌子序列發生器，產生一路長度任意 的光混沌子序列的實施步驟。本實施例采用基于切比雪夫映射的馬赫-曾德爾干涉儀來實 施混沌子序列發生器，也可基于任意迭代函數(如邏輯斯蒂(Logistic)迭代函數)、任意器 件實現，各混沌子序列發生器可以基于相同的迭代函數、相同的器件實現，也可基于不同的 迭代函數、不同的器件實現。步驟601，在由M個馬赫-曾德爾干涉儀構成的馬赫_曾德爾干涉儀陣列中，每一 個馬赫_曾德爾干涉儀按照預先設置的與輸入的光脈沖信號的波長、光強相對應的工作參 數，對輸入的光脈沖信號進行干涉處理，使馬赫_曾德爾干涉儀陣列輸出的M組光脈沖信號 的振幅滿足切比雪夫映射關系。具體馬赫_曾德爾干涉儀中的工作參數，即兩臂臂長如何調整和設置，可以根據 輸入光脈沖信號的波長及切比雪夫方程計算得知，這屬于本領域公知的計算方法，這里不 再贅述。步驟602，調整馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的M組光脈沖信號的相位和時序，使 調整后的M組光脈沖信號的相位相同，且按時序順序輸出，得到符合切比雪夫映射關系的 光混沌子序列。其中，為適應不同輸入光脈沖信號的波長，在步驟601之前，還可以先根據輸入馬 赫-曾德爾干涉儀陣列的光脈沖信號的波長信息，按照預設的波長與驅動電壓的對應關 系，為所有馬赫-曾德爾干涉儀分配驅動電壓，使馬赫_曾德爾干涉儀按照分配的驅動電壓工作。其中波長與驅動電壓的對應關系及具體電壓值，可以根據馬赫-曾德爾干涉儀兩臂 對光脈沖信號的折射率與電壓的對應關系計算得到，這屬于本領域公知的計算方法，這里 不再贅述。其中，按照預設的波長與驅動電壓的對應關系，為所有馬赫-曾德爾干涉儀分配 驅動電壓的具體操作如下從預先設置的電壓控制表中讀取與所述波長信息相對應的一組驅動電壓值，將該 組電壓值對應分配給馬赫_曾德爾干涉儀陣列中的每一個馬赫_曾德爾干涉儀。由上述的實施例可見，本發明的這種全光混沌序列發生器及全光混沌序列發生方 法，是在全光的環境下對光脈沖信號進行處理，產生的混沌序列符合切比雪夫迭代方程。整 個過程不存在光-電-光轉換，實現非常簡單。且在入射信號光波長改變的情況下，可以通 過改變驅動電壓，仍然能得到滿足切比雪夫方程的光混沌序列，應用范圍更廣。應該了解，僅基于全光混沌子序列發生器生成混沌子序列，也具有相當的保密性， 但由于混沌的最終計算結果會受到計算精度的影響，因此在計算機上通過迭代映射生成的 混沌子序列的動力特性將會退化，最終導致子序列出現周期性，潛在威脅到混沌系統的安 全性。本發明的全光混沌序列發生器由N路全光混沌子序列發生器構成，每路全光混沌子 序列發生器產生的一路混沌子序列又由M組光脈沖組合，即N 與M都是可控的，入射光的波 長可控、不對稱光耦合器的分光比可控、輸入光強度可控，每路全光混沌子序列發生器又可 以任意選擇迭代函數，因而最終獲得的就可以是一個不存在動力退化、不會產生短周期現 象的長全光混沌序列。所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施方式而已，并不用于限定本發明 的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含 在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種全光混沌序列發生器，其特征在于，該全光混沌序列發生器包括一 I-N路不對 稱光耦合器，I-N個光混沌子序列發生器，I-N個光延遲器，和一時分復用器；I-N路不對稱光耦合器，將入射光按特定分光比分成I-N路不同光強的輸入光，對應送 至I-N個光混沌子序列發生器，用于激勵I-N個光混沌子序列發生器對應產生長度任意的 I-N路光混沌子序列；I-N路光混沌子序列對應送至I-N個光延遲器，I-N個光延遲器使I-N 路光混沌子序列按時序順序到達時分復用器，時分復用器使I-N路光混沌子序列按時序順 序混合成一個長的光混沌序列輸出，N為正整數。
2.根據權利要求1所述的全光混沌序列發生器，其特征在于，所述的光混沌子序列發 生器，包括信號輸入模塊，馬赫-曾德爾干涉儀陣列、相位/時序調整模塊和信號輸出模塊； 所述信號輸入模塊，用于將所述不對稱光耦合器輸出的一路輸入光分為1至M組相同 的輸入光脈沖信號，其中分光的組數與所述馬赫-曾德爾干涉儀陣列中馬赫-曾德爾干涉 儀的個數對應，分出的每一組輸入光脈沖信號輸入一個馬赫-曾德爾干涉儀；所述馬赫-曾德爾干涉儀陣列，由I-M個馬赫-曾德爾干涉儀組成，每一個馬赫-曾德 爾干涉儀接收所述的一路輸入光；所述每一個馬赫-曾德爾干涉儀按照預先設置的與所述 輸入光的波長相對應的工作參數，對輸入光進行干涉，使馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的 I-M組光脈沖信號的振幅滿足切比雪夫映射關系；所述相位/時序調整模塊，與所述馬赫-曾德爾干涉儀陣列中的每個馬赫-曾德爾干 涉儀相連，用于調整馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的I-M組符合切比雪夫映射關系的光脈 沖信號的相位和時序，使調整后的I-M組光脈沖信號的相位相同，且按時序順序輸出；所述信號輸出模塊，與所述相位/時序調整模塊相連，將所述相位/時序調整模塊輸出 的符合切比雪夫映射關系的I-M組光脈沖信號耦合為一組符合切比雪夫映射關系的光混 沌子序列，M為正整數。
3.如權利要求2所述的全光混沌序列發生器，其特征在于，所述相位/時序調整模塊， 包括與所述馬赫-曾德爾干涉儀陣列中馬赫-曾德爾干涉儀的數量相同的延時單元及移相 單元；其中每一個馬赫-曾德爾干涉儀對應一個延時單元及一個移相單元；所述延時單元與馬赫-曾德爾干涉儀相連，對馬赫-曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號 進行延時；使所有馬赫-曾德爾干涉儀輸出的光脈沖信號在時序上順序排列；所述移相單元與一個延時單元相連，將所有延時單元輸出的光脈沖信號調整為相同相位。
4.如權利要求2所述的全光混沌序列發生器，其特征在于，該全光混沌子序列發生器 進一步包括電壓控制模塊，與所述不對稱光耦合器、所述信號輸入模塊及所述馬赫-曾德爾干涉 儀陣列中的每一個馬赫-曾德爾干涉儀分別相連；根據所述輸入光的波長信息，按照預設 的波長與驅動電壓的對應關系，為所有馬赫-曾德爾干涉儀分配驅動電壓，使馬赫-曾德爾 干涉儀按照分配的驅動電壓工作，和向所述信號輸入模塊提供所述的輸入光。
5.如權利要求4所述的全光混沌序列發生器，其特征在于，所述電壓控制模塊包括分光單元、延遲單元、波長檢測單元和電壓分配控制單元； 所述分光單元，將由所述不對稱光耦合器輸出的一路輸入光分為相同的兩路輸入光，其中一路傳送給波長檢測單元，另一路傳送給延遲單元；所述波長檢測單元，與所述分光單元及電壓分配控制單元分別相連，用于檢測所述輸 入光的波長，并將檢測結果發送給電壓分配控制單元；所述電壓分配控制單元，與所述波長檢測單元及馬赫-曾德爾干涉儀陣列中的每一個 馬赫-曾德爾干涉儀分別相連，用于根據所述波長檢測器發來的檢測結果，從自身保存的 電壓控制表中讀取相應的驅動電壓值，將該電壓值分配給馬赫-曾德爾干涉儀陣列中的每 一個馬赫-曾德爾干涉儀，使每一個馬赫-曾德爾干涉儀工作在所述分配的驅動電壓下；所述延遲單元，與所述分光單元及所述的信號輸入模塊分別相連，對來自分光單元的 輸入光進行延遲，使輸入光延遲到所述電壓分配控制單元完成馬赫-曾德爾干涉儀陣列的 驅動電壓分配，并使每一個馬赫-曾德爾干涉儀工作在所述分配的驅動電壓下之后，再傳 送到所述信號輸入模塊。
6.一種全光混沌序列發生方法，其特征在于，該方法包括將入射光按特定分光比分成I-N路不同光強的輸入光，分別用于激勵I-N個光混沌子 序列發生器對應產生長度任意的I-N路光混沌子序列；分別對I-N路光混沌子序列進行延遲，使I-N路光混沌子序列按時序順序傳送； 使I-N路光混沌子序列按順序混合成一個長的光混沌序列輸出，N為正整數。
7.根據權利要求6所述的一種全光混沌序列發生方法，其特征在于 所述輸入光激勵光混沌子序列發生器產生長度任意的光混沌子序列，包括由I-M個馬赫-曾德爾干涉儀組成的馬赫-曾德爾干涉儀陣列構成所述的光混沌子序 列發生器；由陣列中的每一個馬赫-曾德爾干涉儀按照預先設置的與所述輸入光的波長相對應 的工作參數，對輸入光進行干涉處理，使馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的I-M組光脈沖信號 的振幅滿足切比雪夫映射關系；調整馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的I-M組光脈沖信號的相位和時序，使調整后的I-M 組光脈沖信號的相位相同，且按時序輸出；將按時序輸出的I-M組相位相同的所述光混沌序列耦合，得到符合切比雪夫映射關系 的光混沌子序列，M為正整數。
8.如權利要求7所述的全光混沌序列發生方法，其特征在于，所述對輸入光進行干涉 處理，包括根據輸入馬赫-曾德爾干涉儀陣列的輸入光的波長信息，按照預設的波長與馬赫-曾 德爾干涉儀兩臂臂長的對應關系，調整各馬赫-曾德爾干涉儀的上下臂臂長。
9.如權利要求8所述的全光混沌序列發生方法，其特征在于，所述調整各馬赫-曾德爾 干涉儀的上下臂臂長，進一步包括按照預設的波長與驅動電壓的對應關系，為所有馬赫-曾德爾干涉儀分配驅動電壓， 使馬赫-曾德爾干涉儀按照分配的驅動電壓工作。
10.如權利要求9所述的全光混沌序列發生方法，其特征在于，所述按照預設的波長與 驅動電壓的對應關系，為所有馬赫-曾德爾干涉儀分配驅動電壓，包括從預先設置的電壓控制表中讀取與所述波長信息相對應的一組驅動電壓值，將該組電 壓值對應分配給馬赫-曾德爾干涉儀陣列中的每一個馬赫-曾德爾干涉儀。
全文摘要
本發明公開了一種用于產生全光混沌序列的發生器及發生方法。包括不對稱光耦合器，對入射光分光，對應送至1-N個光混沌子序列發生器，用于激勵產生對應的長度任意的1-N路光混沌子序列；再經光延遲器和時分復用器，使1-N路光混沌子序列按時序順序混合成一個長的光混沌序列輸出。每個混沌子序列發生器可以采用由1-M個馬赫-曾德爾干涉儀構成的馬赫-曾德爾干涉儀陣列，按照預先設置的與波長、光強相對應的工作參數，對輸入光進行干涉，使馬赫-曾德爾干涉儀陣列輸出的M組光脈沖信號的振幅滿足切比雪夫映射關系。該發生器及方法不存在光-電-光轉換，無動力特征退化等。
文檔編號H04Q11/00GK102088347SQ20091024204
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者余重秀, 劉會師, 尹霄麗, 張琦, 忻向軍, 房杰, 桑新柱, 王擁軍, 王葵如, 趙同剛, 馬建新 申請人:北京郵電大學