2.5Gb/s高速真随机信号发生器-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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2.5Gb/s高速真随机信号发生器

项目名称：2.5Gb/s高速真随机信号发生器
项目类别：专项基金项目
批准号：60927007
申请代码：F050503
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2012-12-31

项目负责人：王云才
负责人职称：教授
依托单位：太原理工大学
批准年度：2009

中文摘要：

真随机数在密码学、通信和国家信息安全等领域具有重要应用。产生高速真随机数的主要技术瓶颈是物理源电子带宽的限制。本项目依据课题组的原创性研究结果和自有知识产权的专利技术，研发用光注入混沌半导体激光器产生的超宽带混沌激光，经过光电转换、判决取样和模数转换后产生大于5Gb/s的单路二进制序列。再通过对两路独立、不相关的二进制序列进行异或均衡处理、控制，实现2.5Gb/s的真随机数发生器。所产生的随机数通过美国标准和技术研究院及Diehard随机数测试标准。本项目所研发的样机，结合了新的宽带混沌信号产生方法和现有混沌电路产生真随机数的成熟技术，具有先进、可靠和可集成等优点。本样机的研制，可推动10Gb/s全光真随机数发生器的研究，促进高速光通信、保密通信等相关学科的科学研究。

中文主题词：混沌；激光；随机数发生器；半导体激光器；

英文摘要：

chaos；laser；random number generator；semiconductor laser；

英文主题词： chaos；laser；random number generator；semiconductor laser；

结论摘要：

高速真随机数在信息安全领域中具有重要应用。本项目利用自主研发的宽带混沌激光熵源与现有的超快电模数转换技术相结合，成功研制出高速真随机数发生器系列产品，包括2.5Gbps真随机数发生器样机、2.87Gbps真随机数发生器样机和模块、4.5Gbps码率任意可调的真随机数发生器样机、2Mbps硬盘式和优盘式真随机数发生器。与其它技术的真随机数发生器产品相比，本项目研制的真随机数发生器速率提高了2、3个数量级。此外，还探讨了宽带混沌激光与高速真随机数产生的多个实验方案。利用双波长光信号注入到带反馈的Fabry-Perot半导体激光器实验产生了带宽达32.3GHz混沌激光；基于对混沌激光信号的差分比较，创新地提出了一个高速真随机数发生器的鲁棒方案。与此同时，还提出和理论研究了10Gbps全光真随机数产生的方案。在宽带混沌激光产生和应用方面的相关研究成果已获得2011年度山西省科学技术奖（技术发明类）二等奖、2012年度山西省科学技术奖（自然科学类）二等奖。总之，本项目研制出高速真随机数发生器样机，经测试，仪器指标分别为码率典型值为2.5Gbps，并连续可调最高达4.5Gbps；码型为非归零码；上升/下降时间大约为80ps；码型幅度接近1V。同时申请国家发明专利10项，其中授权2项。发表（录用）学术文章31篇，其中被SCI收录24篇，累积引用157次。会议报告20次，培养研究生16名。成果应用于“一次一密”加密技术中，有望彻底解决现代数字通信的信息安全问题。

成果综合统计