摘要：為了提高光通信系統的可靠性，利用光反饋半導體激光器在自由空間產生了通信源，實驗中通過分析半導體激光器輸出的相干特性，實現了對光通信源性能的檢測。研究發現，無反饋時，激光器的輸出為單模振蕩，隨反饋強度的增加，系統的輸出經周期區域進入了混沌狀態，通信光源的相干性逐漸變弱。此時系統處于復雜的隨機變化狀態，系統的抗破譯能力強，利于隱藏信息，進行保密通信傳輸。
關鍵詞：半導體激光器；通信源；相干；反饋

0 引言
近幾年，隨著信息技術的迅猛發展，保密通信受到了人們的廣泛重視。繼無線電保密通信電路系統的應用后，逐漸出現了半導體激光器混沌系統在保密通信中的應用和發展。但是混沌保密通信的抗破譯能力與系統產生的混沌狀態密切相關，因此，有必要對這種產生混沌的光通信源的性能進行檢測和研究。混沌保密通信要求產生的載波隨機性高，抗破譯能力較強，以使隱藏的信息不易被發現。這正是光通信系統混沌載波隨機變化特點的體現，而此狀態恰恰破壞了激光器的相干性。基于此，本文在實驗中，利用光反饋半導體激光器產生了通信源，結合干涉理論，分析了系統輸出的相干特性，從而對這種光通信源的性能進行了檢測。

1 實驗裝置
光通信源系統檢測的實驗裝置如圖1所示。實驗中半導體激光器LD(中心波長為778nm)的輸出光經透鏡校準后，經過半波片被偏振分束器PBS分成兩束，一束被反射鏡M反射并耦合進激光器，組成光通信系統源。另一束作為輸出光，經光隔離器OI后，被分束器BS分成兩部分，其中一部分經光電探測器PD后，用光譜分析儀OSA來實時觀測激光器的輸出光譜；另一部分進入干涉器件M．I，檢測通信載波的相干特性，干涉后的波形經PD后由實時示波器OSC來探測。

2 實驗結果及分析
實驗發現，在偏置電流一定的情況下，無反饋時，激光器的輸出為單模振蕩；隨著反饋強度的增加，系統的輸出經歷單周期，倍周期之后很快進入了相干塌陷區，此時半導體激光器的相干性減弱。進一步增加反饋，激光器的輸出進入了混沌狀態，系統的相干性嚴重惡化。圖2表示混沌狀態時激光器輸出的光譜圖，從圖中可以看出，混沌狀態時的光譜展寬，激光器由穩定的單模振蕩變為多縱模振蕩，同時系統的相干性減弱。

當出現隨機變化復雜無序的混沌載波時(如圖3(左)所示)，系統處于自由振蕩狀態，就可以把信號隱藏在其中，然后通過保密通信后可利用同步相減的方式，把信息破譯提取出來。圖3(右)表示被檢測的通信載波經過干涉儀M．I隨光程差改變的時序圖。可見系統的輸出處于隨機的混亂狀態，其相干性減弱，此時隱藏信息不易被發現。

圖4表示無反饋和混沌狀態時激光器的輸出經過干涉儀M．I后隨光程差變化的時序對比，圖中上方的序列是無反饋時的情況，可見干涉加強和減弱的轉變比較明顯，其相干性好；而下方的是帶反饋的半導體激光器產生的混沌載波，可以看出其處于隨機混亂的無序狀態，干涉幅度變化較小，此時系統的相干性很弱，適合于隱藏信號進行保密通信的應用，說明半導體激光器可以作為光通信源。

3 結論
本文利用了干涉法對半導體激光器產生的光通信源進行了干涉檢測。結果表明：光反饋半導體激光器產生的混沌載波序列具有較大的帶寬和無序復雜變化的隨機性，適合于對信息進行隱藏，并且能提高系統的可靠性，利于保密通信。同時分析了反饋強度對光通信源輸出特性的影響。隨著反饋強度的增加，半導體激光器的輸出由單模的穩態經周期區進入混沌狀態，其相干性逐漸變弱，此時系統處于復雜的隨機變化狀態，系統的抗破譯能力強，利于隱藏信息，進行保密通信。因此，在上述實驗裝置中，改變反饋強度的同時，可以通過觀察光譜圖和分析干涉序列的方法，實現對光通信源方便、直觀目．快捷的檢測。