[发明专利]一种布尔混沌光的产生装置

说明书

本发明涉及混沌光领域，具体为一种布尔混沌光的产生装置。一种布尔混沌光的产生装置，包括2个光异或门和1个光异或非门，3个光逻辑门作为基本单元构成3节点全光自治布尔网络。每个光XOR都有三个输入端和三个输出端，所述三个输入端由外部输入探测光和相邻两节点的输出组成,并将其输出分别作为相邻的其他两个节点的输入端和一个外部输出端。并且在每个节点的输入、输出光路上增加光延时线，通过调节每路延时，实现并行输出3路布尔混沌光。本发明提出利用光逻辑器件构建全光自治布尔网络产生布尔混沌光，是一种混沌光产生新原理，实现了高带宽、多节点并行输出的布尔混沌光产生。

技术领域

本发明涉及混沌光领域，具体为一种布尔混沌光的产生装置。本发明提出利用光逻辑器件构建全光自治布尔网络产生布尔混沌光，是一种混沌光产生新原理，实现了高带宽、多节点并行输出的布尔混沌光产生。

背景技术

混沌是一门新兴科学，已经成为当代非常引人注目的研究话题。物理混沌是在非线性动力装置或器件中产生的无规则运动，产生的混沌信号具有初值敏感性、长期不可预测性、宽带频谱等特性，所以在随机数发生器、保密通信、神经网络等领域已经得到非常广泛的应用。

目前混沌光的研究表明，混沌光主要通过半导体激光器、光纤激光器等在外界扰动（光反馈、光注入或光电反馈）下，可以产生随机性良好的混沌光信号。

但是受限于半导体激光器的弛豫振荡频率，通过单独反馈或注入的方法产生的混沌光带宽受到很大的限制。严重限制了混沌信号在随机数发生器、通信等领域的应用。

2009年，美国杜克大学的 Zhang R（Zhang R., et al., Boolean chaos[J].Physical Review E Statistical Nonlinear Soft Matter Physics, 2009,80(4):045202(4)）等人发现：由电子逻辑门器件构成的自治布尔网络可以产生出复杂动力学行为，包括宽带混沌；他们将这种幅值呈二值变化（高低电平）、相位呈随机变化的新型相位混沌命名为布尔混沌。受限于电子逻辑门器件速率瓶颈，该方法产生混沌信号的带宽有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种布尔混沌光的产生装置，提出一种混沌光产生新原理，用来解决上述电子逻辑门器件速率瓶颈带来混沌信号带宽问题和受限于半导体激光器的弛豫振荡频率等问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种布尔混沌光的产生装置，包括作为节点1和2节点2的两个光异或门（XOR）和作为节点3的1个光异或非门（XNOR），上述3个光逻辑门作为基本单元构成 3 节点全光自治布尔网络；每个光异或门和光异或非门都有三个输入端和三个输出端，所述三个输入端由外部输入探测光和相邻两节点的输出组成,三个输出端中一个作为外部输出端，另外两个分别输入到相邻的其他两个节点；并且在每个节点的输入、输出光路上增加光延时线，通过调节每路延时，实现并行输出3路布尔混沌光；

所述光异或门包括1×2耦合器，1×2耦合器的输入端输入外部探测光，1×2耦合器的两个输出端分别连接有一个半导体光放大器，两个半导体光放大器的一端均与1×2耦合器相连接，两个半导体光放大器的另一端分别连接有一个光延时线，光延时线用于调制输入另外两个节点的输出信号；1×2耦合器的两个输出端共同连接有一个2×1耦合器，2×1耦合器的输出端通过偏振控制器连接有1×3耦合器；外部输入探测光经过1×2耦合器等分成上下两条光路，经过半导体光放大器根据交叉增益调制原理和相位变化，节点1、2能够实现光异或门的异或操作；

光异或非门在光异或门的基础上，在2×1耦合器和偏振控制器之间增加一个环形器，环形器的1端口与2×1耦合器的输出端相连接，环形器的3端口与偏振控制器的入射端口相连接，环形器的2端口连接有一个半导体光放大器，用于输入另一路外部探测光；配合外部输入探测光，经过交叉增益调制效应，输出和输入功率相反的信号，节点3完成了光异或非门的异或非操作；

通过调节每个节点反馈光路的光延时线，使整个自治布尔网络进入混沌状态，输出3路布尔混沌光。