基于可饱和吸收体的全光量化和可饱和吸收体的物理特性的研究

摘要

随着通信技术的提高，在我们的日常生活中对数据的传输要求也越来越高，因此随机数的应用范围也越来越广，对高速率高质量的随机数发生器的要求也越来越高。 在近期出现了很多利用混沌激光做为物理熵源最终生成随机数的随机数发生器。但是目前已有的研究都是将激光转化为电信号在电域中处理，这样的方案会受限于“电子瓶颈”，不可能达到很高的速率。而全光随机数发生器则是运用混沌激光做为物理熵源，并且整个系统均在光域中进行处理，从而生成高速的真随机数。而全光随机数发生器按照随机数的发生过程，则又可分为全光采样和全光量化两个部分。目前来说，已经出现了一些较为成熟的全光采样的方案，采样过程可以将连续光采样成为离散的脉冲光；而全光量化仍然没有成熟的方案，也就是并不能将离散的脉冲光量化成为01码。而可饱和吸收体做为非线性的光学元件，利用其对光选择性吸收的作用，可以完成全光量化中对不同强度脉冲光的选择性吸收。 本论文主要开展几个方面的工作：1、对全光随机数发生器，尤其是其全光量化的部分做了介绍；2、介绍了可饱和吸收体的物理特性及其测量方法的研究，3、利用可饱和吸收体的特殊物理特性做为全光量化的光学元件来进行试验和仿真。具体工作如下: 1.介绍了随机数和随机数发生器的研究现状。 2.分析目前已有的真随机数发生器中量化部分即模数转换部分的研究进展并比较，提出利用可饱和吸收体做为量化核心元件的全光量化方案。 3.理论分析了影响可饱和吸收体物理特性的因素，并逐一分析了不同材料不同条件的可饱和吸收体对其不同物理特性（微观与宏观特性）的影响，并介绍其主要物理特性的测量方法。为未来使用可饱和吸收体实现全光量化做准备。 4.通过实验得到了可饱和吸收体的透射曲线。并通过在适用于全光量化的前提下研究了不同入射光的中心波长，不同的可饱和吸收体的吸收个数等条件下的实验，并观察可饱和吸收体透射曲线的变化，最后获得了不同调制深度的可饱和吸收体的透射曲线并使得最终的透射曲线适用于全光量化。 5.最终对得到的不同可饱和吸收体的透射曲线实验结果进行了分析并对实验进行了改进和仿真，使透射曲线满足全光量化的要求，并对其今后在全光量化的应用进行了展望。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 随机数的研究背景及意义

1.2 随机数发生器的研究现状

1.3现有的研究方案及问题

1.4本文的研究内容

第二章 光模数转换器的种类与优劣

2.1光模数转换器(ADC)的研究历史

2.2光模数转换器(ADC)的种类

2.3利用可饱和吸收体的模数转换

第三章 可饱和吸收体的构造的物理特性

3.1 可饱和吸收体的物理特性

3.2 可饱和吸收体的微观与宏观特性

3.3 本章小结

第四章 可饱和吸收体透射曲线测量实验和量化中的应用

4.1 主要物理特性测量方法

4.2 可饱和吸收体透射曲线的测量及量化中的应用

4.3 结论

第五章 总结

5.1 主要结论

5.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢