半導体レーザーを用いた非同期型送受信器アレイによる光カオス秘匿通信

使用半导体激光器的异步发射器/接收器阵列的光混沌秘密通信

• 批准号: 18760043
• 负责人: 海老澤 賢史
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Gakushuin University (2007)Waseda University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760043/
• 关键词: 光カオス通信; レーザーカオス; 秘匿通信; カオス通信; 光カオス; 半導体レーザー

現在の秘匿通信では,主としてコンピューターの計算量に依存するソフトウェア的な手法でメッセージを符号化(暗号化)しているが,将来の計算機技術の発展に伴い秘匿性を失う危険性がある。そこで,物理現象に起因する秘匿通信手法として,本研究では光カオス秘匿通信に着目する。本研究課題では,2種類の送受信器アレイ出力の軌道不安定性を利用したデジタル秘匿通信手法(Chaotic Laser Diode Transmitter/Receiver Array Scheme, CLDTRAS)によりこれを達成する。本年度は,カオス系に戻り光半導体レーザー系を用いることで,CLDTRASのノイズ耐性を強化することが可能であることを数値シミュレーションにより示した。また,非同期の送受信器アレイを用いてハードウェア依存の秘匿通信が可能であった。さらに,主に前年度に検証した自励発振型半導体レーザーを用いるよりも,送受信器アレイを構成する半導体レーザーの個数は少なくて済むことを示した。さらに,カオス系に戻り光のある半導体レーザーを用いた場合にはノイズ耐性が向上した。さらに秘匿性を向上させる方法として,盗聴者を検知できるシステムについても検討した。戻り光のある送受信器半導体レーザーの相互結合系を考え,盗聴による結合妨害が送受信器間の同期特性に与える影響を数値シミュレーションにより検証した。結合強度を調節することによって,パラメーター誤差を持つ送受信器間においても結合妨害により同期が崩れる。これによって,盗聴されたことを検知することが可能であり,光カオス秘匿通信の秘匿性を向上できる。従来の光カオス秘匿通信と異なり,送受信器レーザーの同期を用いない通信手法であり,同期現象により盗聴者にもメッセージを復号できるという光カオス秘匿通信大きな弱点を克服し秘匿性を向上することが出来る。

在当前的秘密通信中，使用类似软件的方法编码（加密），这些方法主要依赖计算机的计算复杂性，但是随着计算机技术在将来的发展，它们会失去秘密。因此，本研究的重点是光学混乱秘密交流，作为由身体现象引起的秘密交流方法。该研究主题是通过使用两种类型的收发器阵列输出的轨道不稳定性的数字非机密通信方法（混沌激光二极管发射器/接收器阵列方案，CLDTRAS）实现的。今年，数值模拟表明，通过将恢复的光学半导体激光系统用于混沌系统，可以增强CLDTRA的噪声免疫。此外，异步收发器阵列可用于提供与硬件有关的机密通信。此外，构成收发器阵列的半导体激光器的数量小于使用自振荡型半导体激光器的半导体激光器的数量，该激光器的数量主要在上一年进行了验证。此外，使用混沌系统中带有返回光的半导体激光器时，提高了噪声阻力。此外，我们还检查了一个可以检测窃听器的系统，以提高机密性。考虑到带有回光的收发器半导体激光器的相互耦合系统，我们研究了通过窃听数值模拟收发器之间同步特性引起的耦合干扰的影响。通过调整耦合强度，即使在具有参数误差的收发器之间，由于耦合干扰，同步也会中断。这允许检测到窃听，并且可以改善光学混乱通信的机密性。与常规的光学混沌通信不同，这种通信方法不使用同步发射器/接收器激光器，并且可以克服光学混沌通信的主要弱点，这使窃听者能够由于同步现象而解码消息，并提高机密性。

项目成果

Chaotic Communication Using Asynchronous Laser Diode Transmitter/Receiver Array with Optical Feedback

使用具有光反馈的异步激光二极管发射器/接收器阵列的混沌通信

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol. 46, No.8B
• 作者: S.Onoda;T.Ohshima;T.Hirao;S.Hishiki;K.Mishima;N.Iwamoto;T.Kamiya;K.Kawano;小野田忍;小野田忍;小野田忍;小野田忍;S. Ebisawa and S. Komatsu
• 通讯作者: S. Ebisawa and S. Komatsu

Message Encoding and Decoding Using Asynchronous Chaotic Laser Diode Transmitter/Receiver Array

使用异步混沌激光二极管发射器/接收器阵列进行消息编码和解码

• 期刊: Applied Optics (掲載決定)
• 作者: S.Ebisawa;S.Komatsu
• 通讯作者: S.Komatsu

盗聴検知可能な相互光結合カオス通信-結合妨害が及ぼす同期特性への影響-

可检测窃听的相互光耦合混沌通信 - 耦合干扰对同步特性的影响 -

• 发表时间: 2007
• 作者: 宮崎 悠;海老澤 賢史;小松 進一
• 通讯作者: 小松 進一

Message Encoding and Decoding Using Chaotic Laser Diode Transmitter/Receiver Array with Optical Feedback

使用具有光学反馈的混沌激光二极管发射器/接收器阵列进行消息编码和解码

• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics (投稿中)
• 作者: S.Ebisawa;S.Komatsu
• 通讯作者: S.Komatsu