全光纖語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)及其保密性研究.pdf

1、光纖通信系統(tǒng)是利用光纖作為傳輸媒質(zhì)，由電磁載波來(lái)攜帶信息的一種光波傳輸系統(tǒng)。由于其具有通信容量大、頻帶寬、保密性能好、抗電磁干擾性強(qiáng)、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，光纖通信已成為一種重要的信息傳輸方式。近年來(lái)，隨著野戰(zhàn)通訊、軍事保密、網(wǎng)絡(luò)安全的進(jìn)一步要求，光纖通信系統(tǒng)的保密性也越來(lái)越受到人們的重視。為了實(shí)現(xiàn)信息的保密性傳輸，目前采用的加密方式多為通過(guò)數(shù)學(xué)加密算法對(duì)信息進(jìn)行加密、將混沌保密技術(shù)應(yīng)用于光纖通信、量子保密通信技術(shù)等。 本課題所

2、研究的全光纖語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)無(wú)需經(jīng)過(guò)語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、再調(diào)制光信號(hào)這一傳統(tǒng)的聲光調(diào)制過(guò)程，而是利用光纖的光彈效應(yīng)直接進(jìn)行聲波的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的錄入，體現(xiàn)了全光通信的理念。同時(shí)，由于本系統(tǒng)采用了白光干涉方法進(jìn)行相位解調(diào)以及單芯傳輸?shù)男滦徒Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)本身無(wú)需加密，就具有信息傳輸?shù)谋Ｃ苄浴?本課題的主要工作和結(jié)論如下： (1)利用激光器、光調(diào)制器、耦合器、光探測(cè)器和光纖構(gòu)造出一體化的全光語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)。具體推導(dǎo)了系統(tǒng)的工作原理

3、：當(dāng)聲壓施加于光纖時(shí)，由于光纖的光彈效應(yīng)，聲壓的作用導(dǎo)致光纖的長(zhǎng)度和折射率發(fā)生了變化，從而引起感應(yīng)光纖中傳輸光的相位的改變。利用白光干涉原理，通過(guò)設(shè)計(jì)干涉光路，使得光相位的改變轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)。此外，本課題還對(duì)系統(tǒng)的保密性進(jìn)行了理論分析，證明了通過(guò)竊取主干線所泄露的光強(qiáng)而進(jìn)行信號(hào)的提取，以及構(gòu)造相應(yīng)干涉系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)的方法均不能造成傳輸信號(hào)的失密，驗(yàn)證了系統(tǒng)的保密性。在對(duì)系統(tǒng)的工作原理及其保密性傳輸機(jī)理分析的基礎(chǔ)上

4、，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的工作原理，成功再現(xiàn)了300Hz-3400Hz范圍內(nèi)的單頻正弦信號(hào)及實(shí)際語(yǔ)音(多頻)信號(hào)的錄入、傳輸、與還原過(guò)程，得到穩(wěn)定的波形對(duì)比曲線及清晰的音質(zhì)效果。該系統(tǒng)有望應(yīng)用于距離為40公罩的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)保密通信。 (2)通過(guò)理論計(jì)算與模擬，分析了影響系統(tǒng)靈敏度的因素。結(jié)果表明：在作為傳感頭的光纖最外層體積模量和楊氏模量固定的情況下，外層直徑越大，靈敏度越高，并且隨著直徑的增大靈敏度趨于一個(gè)極限值。在楊氏模量和外層直徑都

5、固定的情況下，體積模量越大，靈敏度越小，并且隨著體積模量的增大，靈敏度趨于一個(gè)極限值。同時(shí)，我們計(jì)算了全光纖話筒探頭的形狀對(duì)系統(tǒng)靈敏度的影響，得到以下結(jié)論：當(dāng)光纖纏繞在圓柱形塑料圈上，探頭的靈敏度隨著纏繞光纖端圓柱半徑的增大而減小，隨著纏繞光纖端的圓柱長(zhǎng)度的增大而增大。此項(xiàng)工作對(duì)光纖的敏化(光纖對(duì)聲壓響應(yīng)的靈敏度提高)和鈍化(光纖對(duì)聲壓響應(yīng)的靈敏度降低)實(shí)驗(yàn)有著理論指導(dǎo)意義。 希望本課題的工作能夠在研究全光通信以及光纖保密通信方