全光隨機(jī)數(shù)發(fā)生器中全光量化方案的研究.pdf

1、隨機(jī)數(shù)在通信以及計(jì)算方面有著非常廣泛的應(yīng)用，例如信息安全、量子保密系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)仿真等。隨機(jī)數(shù)分為偽隨機(jī)數(shù)和真隨機(jī)數(shù)。偽隨機(jī)數(shù)由一個(gè)隨機(jī)種子通過一定的算法產(chǎn)生，雖然可以產(chǎn)生高速的偽隨機(jī)數(shù)，但在保密以及并行計(jì)算系統(tǒng)的應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的問題。而真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的熵源通常為物理隨機(jī)過程，使得真隨機(jī)數(shù)具有不可預(yù)測(cè)、不可再生、無統(tǒng)計(jì)偏差的特性，具有很高的安全性。因此真隨機(jī)數(shù)得到了廣泛的研究與應(yīng)用。
　　產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)的方法可分為電子模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、

2、光電子模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)和全光模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)三種。目前，電子模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是由于電子遷移速率存在物理極限，使得其模擬帶寬的發(fā)展空間受到限制。而全光模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)在光域進(jìn)行信號(hào)處理，可有效克服“電子瓶頸”的限制，從而解決了電子模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)中存在的問題。因此，我們課題組提出了通過全光模數(shù)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方案。此方案中全部過程均在光域進(jìn)行，可以有效克服“電子瓶頸”，從而實(shí)現(xiàn)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生速率的大幅度提高。
　　全光模數(shù)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)包括采樣

3、、量化、編碼三個(gè)步驟。本文主要針對(duì)全光量化部分進(jìn)行研究。主要工作有以下幾點(diǎn):
　　1.通過闡述模數(shù)轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)代信息處理和通信中的重要作用以及電子ADC的局限，說明光模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的重要性、優(yōu)勢(shì)、研究背景以及發(fā)展歷史;之后也重點(diǎn)介紹了幾種主流的全光量化技術(shù)的理論與技術(shù)方案，對(duì)各種量化方案進(jìn)行分析對(duì)比;最后說明本文的研究意義。
　　2.第二章介紹四分之一波長(zhǎng)(λ/4)相移DFB激光器的結(jié)構(gòu)及特性，說明用其進(jìn)行光量化的原理。根據(jù)耦合

4、波理論以及傳輸矩陣法構(gòu)建λ/4相移DFB激光器的理論模型。
　　3.第三章對(duì)λ/4相移DFB激光器的雙穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)地靜態(tài)仿真分析。包括偏置電流、耦合系數(shù)、端面反射率以及芯片長(zhǎng)度這些參數(shù)對(duì)λ/4相移DFB激光器的輸出雙穩(wěn)態(tài)特性的具體影響，評(píng)價(jià)的依據(jù)是雙穩(wěn)態(tài)曲線的高閾值邊界點(diǎn)、雙穩(wěn)態(tài)區(qū)域?qū)挾取⑾獗纫约靶甭省?br>　　4.第四章通過靜態(tài)分析選取合適的參數(shù)組合進(jìn)行全光比較功能的動(dòng)態(tài)仿真分析。仿真得到了高閾值精度和高消光比的閾值比較