摘要
光纤通信因其高速率、大容量和低损耗的优势，已经成为当前信息通信的主要方式。其中，基于混沌激光的保密通信已经成为研究者们关注的热点。混沌保密通信主要是利用混沌激光作为隐藏信息的载波，从而实现物理层的数据加密，且混沌载波的带宽大小直接决定了通信的传输能力。随着现代通信数据量的急剧增加，高速的混沌保密通信变得尤为重要。然而，对于典型的混沌激光产生设备，其输出混沌信号的带宽往往只有数 GHz，无法满足当前高速保密通信的需求。并且，目前驱动混沌激光器所需的温控源和电流源存在体积大、功耗大、成本较高的问题，不利于系统的控制和集成，这限制了混沌激光在保密通信领域的应用。 针对上述问题，本文基于离散模激光器光反馈结构研制了超宽带混沌激光源，并探究了偏置电流和反馈强度对混沌激光特性的影响。同时，设计实现了与之相配套的高精度温控源和电流源系统。具体研究内容和结论如下： （1）设计实现了面向离散模激光器的高精度温控源模块。将激光器内部的热敏电阻进行温度采集后，并利用热电制冷器的 Peltier 效应实现加热和制冷。同时，电路使用温度控制芯片MAX1978，并结合外部模拟PID补偿网络来实现温度补偿和闭环控制。在控制电路中，通过外接可编程数字电位器 AD5172，可有效调节半导体制冷器两端制冷和制热的电流大小。所设计的温控控制单元结构简单，并测试了其稳定性以及其对离散模激光器输出波长调谐效果。实验结果表明，其温度控制范围为16至42℃，温度调节精度可达 0.01℃，可满足离散模激光器运行的要求。 （2）设计实现了面向离散模激光器的高精度电流源模块，电路中通过 FPGA控制数字电位器 AD5172 输出电阻值，实现对控制芯片 ADN2830 输出电流的精确调节。所设计的电流控制单元结构简单，并测试了其稳定性以及控制精度。实验结果表明，其电流输出范围约为0至60 mA，电流控制精度可达0.01 mA，可满足离散模激光器运行要求。 （3）利用上述所设计的温控源和电流源驱动离散模激光器进行光反馈以产生混沌激光，实验产生了带宽为 20.29 GHz，频谱平坦度为 4.96 dB的宽带混沌信号，可有效满足高速保密通信对于宽带混沌激光源的需求。此外，实验探究了偏置电流和反馈强度对离散模激光器光反馈产生的混沌激光特性的影响。特别地，在反馈强度为 26.02%时，随着偏置电流从14 mA增加到50 mA，带宽可由12.77 GHz增大至20.94 GHz，对应的频谱平坦度由4.52 dB变化为4.96 dB。
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