基于雙光反饋垂直腔面發(fā)射激光器獲取雙路高速隨機數(shù)的研究.pdf

1、隨機數(shù)因其具有不可預測、不可復現(xiàn)的特性使其在安全通信、隨機建模和蒙特?卡羅計算方法等科學技術(shù)領域具有廣泛的應用?；趥鹘y(tǒng)電子電路領域中的熱噪聲、振蕩器的頻率抖動和混沌電路等方式獲取的類高斯分布的熵源信號雖能獲得隨機數(shù)序列，但受電子帶寬瓶頸等因素的限制，這些隨機數(shù)發(fā)生器的碼率通常都在Mbits/s量級，不能滿足現(xiàn)代信息通信的要求。近年來，基于半導體激光器（SL）的激光混沌作為熵源來獲取隨機數(shù)的研究已經(jīng)取得了很大的進展，但大部分研究成果都是

2、基于邊發(fā)射半導體激光器（EESLs）的混沌輸出作為熵源獲取隨機數(shù)。由于EESLs一般只有一個偏振模式激射，因此只能產(chǎn)生一路隨機數(shù)序列。而對于垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs），在合適的外部擾動條件下兩個正交的偏振分量均可輸出混沌信號，用其作為混沌熵源，有望獲得雙路隨機數(shù)序列。
　　本文提出基于雙光反饋VCSELs的兩個正交偏振分量的混沌輸出以同時獲取兩路高速隨機數(shù)的方案。采用自旋反轉(zhuǎn)模型（SFM），首先對不同反饋強度下VCSELs

3、中兩個偏振分量的混沌輸出進行了研究，接著重點介紹了后續(xù)比特序列的產(chǎn)生方法，最后在理論上數(shù)值分析了基于不同的反饋強度時，兩偏振分量所獲取的最終比特序列的隨機性能。研究結(jié)果表明：在合適的反饋參量下，VCSELs中的兩個正交偏振分量均可呈現(xiàn)混沌振蕩，且隨著反饋強度的增加，兩偏振分量混沌信號的延時特征峰值和帶寬總體呈現(xiàn)增加的趨勢；將VCSELs兩偏振分量輸出的兩路混沌信號作為熵源，分別經(jīng)8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)量化、比特序列按位反轉(zhuǎn)、異或(XO