激光混沌保密通信理論與應用 [Application and Theory of Chaotic Laser Secure Communications] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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顔森林 著

圖書標籤:

• 激光混沌
• 混沌通信
• 保密通信
• 信息安全
• 非綫性光學
• 激光技術
• 物理學
• 通信工程
• 密碼學
• 混沌動力學

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118097313

版次：1

商品編碼：11609214

包裝：平裝

外文名稱：Application and Theory of Chaotic Laser Secure Communications

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：226

字數：285000

內容簡介

　　《激光混沌保密通信理論與應用》作者以在該領域長期研究積纍為基礎並以保密通信係統與技術為主綫，係統地闡述瞭激光混沌産生（發射與接收）、同步與控製、編碼、解調、中繼與放大、光縴及網絡混沌信息傳送等理論與應用問題，介紹瞭國內外相關實驗和激光動力學與混沌初步知識等。《激光混沌保密通信理論與應用》是一本係統研究激光混沌保密通信係統與技術的具有國防特色的學術專著，對未來國防工業及保密通信應用具有明顯的針對性和參考價值，對混沌應用與非綫性光學領域研究也具有一定的參考價值。

內頁插圖

目錄

第一章 緒論
1.1 引言
1.2 混沌研究概論
1.3 混沌同步理論研究概況
1.4 激光混沌及其同步理論研究的進展
1.4.1 激光混沌
1.4.2 激光混沌同步
1.5 激光混沌保密通信理論及其應用的研究概況和進展
1.6 本書簡介
參考文獻

第二章 激光混沌以及混沌同步的基本理論
2.1 引言
2.2 附加自由度的半導體激光器
2.2.1 模型
2.2.2 分岔圖
2.3 激光混沌信號隨機特性的錶述
2.4 運動穩定性的綫性近似判彆法
2.5 混沌同步理論
2.6 本章小結
參考文獻

第三章 光注入半導體激光器中分岔及混沌動力學行為的研究
3.1 引言
3.2 模型
3.3 絕熱消去原理中的兩維模型
3.3.1 復數場一維模式
3.3.2 復數場二維偏振模式
3.4 簡化的三維模型
3.4.1 簡化的三維模型以及理論分析
3.4.2 數值模擬
3.5 四維模式的動力學行為特點分析
3.5.1 靜態鎖模分析
3.5.2 穩定性分析
3.5.3 分岔和混沌現象的數值模擬
3.6 無注入時的半導體激光器的振蕩特點
3.7 本章小結
參考文獻

第四章 激光混沌反饋同步以及混沌調製的理論與應用研究
4.1 引言
4.2 模型
4.2.1 同步方程
4.3 激光混沌通信中的調製與解調
4.3.1 混沌隱藏
4.3.2 混沌鍵控
4.4 激光混沌相位控製同步及編碼應用
4.4.1 模型
4.4.2 ON／ON ECPSK調製解調
4.4.3 參數失配
4.4.4 噪聲
4.5 同步誤差方程和解調公式的理論證明和分析
4.5.1 同步誤差方程和解調方程的推導
4.5.2 數值分析
4.6 本章小結
參考文獻

第五章 激光混沌雙嚮保密通信應用係統——激光混沌耦閤同步和反饋-耦閤同步係統及其在保密通信中的應用
5.1 引言
5.2 耦閤下的激光動力學行為分析
5.2.1 模型
5.2.2 擾動方程及其穩定性分析
5.2.3 分岔圖
5.3 同步
5.3.1 同步方程
5.3.2 解調方程
5.3.3 數值分析
5.4 混沌調製與解調
5.5 “反饋-耦閤”同步係統
5.5.1 模型
5.5.2 擾動方程
5.5.3 同步方程
5.5.4 數值分析
5.5.5 衝激響應和噪聲
5.6 混沌通信
5.6.1 混沌隱藏
5.6.2 混沌鍵控
5.7 本章小結
參考文獻

第六章 雙環摻鉺光縴激光器混沌通信應用係統
6.1 引言
6.2 雙環摻鉺光縴激光器激光混沌同步及其在編碼中的應用
6.2.1 模型
6.2.2 數值模擬結果
6.2.3 編碼
6.3 本章小結
參考文獻

第七章 激光混沌全光中繼站理論與應用研究
7.1 引言
7.2 模型
7.3 同步
7.3.1 中繼站係統同步定理
7.3.2 數值模擬
7.4 中繼站係統在編碼通信中的應用
7.5 帶寬
7.6 本章小結
……

第八章 光縴混沌通信理論模型與應用
第九章 激光混沌、同步編碼與信息傳送實驗係統
第十章 混沌控製（同步）理論研究
附錄1 半導體激光器動力學簡單知識
附錄2 混沌簡單知識

前言/序言

宇宙的低語：時空的波動與信息的隱匿 在浩瀚無垠的宇宙尺度下，從微觀粒子的量子糾纏，到宏觀天體的引力波，無不遵循著某種深邃而優雅的律動。這些律動，如同宇宙本身在低語，訴說著能量與信息的傳遞。然而，在人類文明飛速發展的今天，信息的安全與隱秘性，已成為至關重要的議題。我們賴以生存和進步的社會，無時無刻不被海量的信息洪流所裹挾，而其中蘊含的敏感數據，一旦泄露，其後果不堪設想。正是在這樣的背景下，我們開始將目光投嚮那些看似雜亂無章、實則蘊含無限可能的存在——混沌係統。 混沌，這個詞匯本身就帶著一種神秘的色彩。它不同於簡單的綫性規律，也非完全的隨機無序。混沌係統以其對初始條件的極端敏感性而聞名，微小的擾動，就能在時間的長河中激起滔天巨浪。這種“蝴蝶效應”，使得混沌係統的長期演化軌跡難以預測。然而，正是這種看似不可預測性，卻為信息的隱匿提供瞭絕佳的溫床。當我們將一段信息編碼進一個復雜的混沌係統中，並讓這個係統以某種不可知的、但又確定的方式進行演化，那麼，原始信息的竊取者將麵臨比大海撈針還要睏難的挑戰。他們不僅需要破解混沌係統的內在規律，還需要精確捕捉到最初那幾乎難以察覺的“蝴蝶翅膀”。 光之脈動：激光的奧秘與混沌的萌芽 在探索信息隱匿的道路上，光，作為最古老、最普遍的信使，自然成為瞭我們關注的焦點。激光，這一人類智慧的結晶，以其高度的單色性、相乾性和方嚮性，徹底改變瞭信息傳輸的麵貌。然而，當我們將目光聚焦於激光的微觀世界，當我們試圖深入理解其內部復雜的物理過程時，一個迷人的現象逐漸顯現：激光的輸齣，在特定條件下，並非總是穩定不變的單光束，而是會呈現齣一種看似隨機、卻又具備內在關聯的復雜變化——這就是激光混沌。 激光混沌的産生，並非簡單的失控。它源於激光器內部非綫性反饋迴路的復雜動力學行為。例如，當激光器中的增益飽和效應、反射鏡的失調、溫度的變化，或者注入光信號的引入等因素相互作用時，激光器的光腔內會産生復雜的能量交換和模式競爭。這些相互作用，打破瞭原有的穩態，導緻激光的輸齣功率、頻率或相位發生劇烈且不可預測的漲落。這種漲落，雖然在宏觀上錶現為一種“混亂”，但在微觀層麵，它遵循著精確的物理定律。隻是，這些定律所描述的演化軌跡，如同蜿蜒的山路，麯摺迂迴，充滿瞭意想不到的轉摺。 信息編織：混沌中的秘密傳遞 正是激光混沌的這種“不可預測而又確定”的特性，為信息的安全傳遞提供瞭革命性的思路。試想，如果我們能夠巧妙地利用激光混沌信號的復雜性，將需要隱匿的信息“編織”其中，那麼，這段信息就如同被賦予瞭一層天然的迷彩。 一種典型的方法是“主客同步”技術。在一個“主激光器”中，我們驅動其産生混沌行為，並從中提取齣混沌信號。這個主激光器，可以說是混沌信號的“源頭”，它遵循一套完整的動力學方程。然後，我們將需要傳遞的信息，通過某種方式（例如，改變主激光器的某些參數）注入到主激光器中，從而在主激光器的混沌輸齣信號中“編碼”。 與此同時，在接收端，我們設置一個與主激光器“模型”一緻的“客激光器”。這個客激光器，即使在沒有接收到任何外部信號的情況下，也能夠根據其自身的動力學方程，産生一種與主激光器相似的混沌行為。關鍵在於，如果我們能夠通過某種方式，將主激光器中編碼瞭信息的混沌信號，注入到客激光器中，並巧妙地調整客激光器的參數，那麼，客激光器就會“同步”到主激光器的混沌狀態。 更重要的是，由於混沌係統的這種特殊性，當客激光器成功同步後，它輸齣的混沌信號，就包含瞭主激光器中編碼的所有信息。更具顛覆性的是，即使竊聽者截獲瞭主激光器在傳輸過程中産生的混沌信號，他們也無法從中直接讀取信息，因為他們缺乏主激光器精確的動力學模型以及與之同步的客激光器。他們看到的，可能隻是一串看似雜亂無章的混沌信號。隻有擁有瞭與主激光器同步的客激光器，並且知道如何對其進行“解同步”或“反嚮同步”操作，纔能精確地提取齣隱藏在混沌中的原始信息。 這種同步機製，就好比兩颱擁有相同密匙的密碼機，一颱（主激光器）加密並發送信息，另一颱（客激光器）在接收到帶有特殊“引子”的信號後，能夠自動調整自身狀態，並“解密”齣原始信息。而沒有密匙的竊聽者，看到的隻能是亂碼。 應用圖景：安全通信的未來展望 激光混沌保密通信的理論，為我們構建下一代安全通信網絡提供瞭全新的視角。其潛在的應用場景，幾乎涵蓋瞭所有對信息安全有極高要求的領域。 在軍事通信領域，激光混沌保密通信能夠有效防止敵方截獲和破譯我方軍事指令、情報信息。尤其是在復雜的電磁乾擾環境下，激光作為一種定嚮性強、不易被探測的通信方式，結閤混沌的隱匿性，將大大提升軍事通信的安全性。 在金融領域，交易數據、客戶信息、賬戶餘額等高度敏感的數據，一旦泄露，將帶來災難性的後果。利用激光混沌技術，可以為銀行間的資金劃算、證券交易、個人金融信息的傳輸，提供一道堅不可摧的安全屏障。 在醫療領域，患者的病曆、基因信息、醫學影像等隱私數據，需要得到最高級彆的保護。激光混沌保密通信可以確保這些數據的安全傳輸，防止被濫用或泄露，維護患者的閤法權益。 在政府和公共安全領域，涉及國傢安全、社會穩定的敏感信息，如情報、警務通信、關鍵基礎設施的控製信號等，都必須萬無一失。激光混沌技術能夠為這些核心信息的安全傳遞提供可靠的保障。 此外，隨著物聯網（IoT）的飛速發展，海量設備之間需要進行大量的信息交換。這些設備往往麵臨著資源有限、安全防護能力較弱的挑戰。激光混沌保密通信，通過其固有的安全機製，可以為物聯網中的關鍵節點或通信鏈路提供額外的安全層，防止數據被竊聽或篡改。 挑戰與前沿：通往更廣闊的應用之路 盡管激光混沌保密通信展現齣巨大的潛力，但將其從實驗室走嚮大規模的實際應用，仍麵臨著一係列挑戰。 首先，同步的魯棒性是關鍵。在實際通信環境中，信號傳輸會受到噪聲、衰減、環境變化等因素的影響，這會乾擾主客激光器的同步。如何提高同步機製對各種乾擾的抵抗能力，是亟待解決的問題。 其次，信息加載與提取的效率需要提升。將信息有效地編碼進混沌信號，以及從復雜的混沌信號中高效率地提取齣信息，需要更精細的調製解調技術和更優化的算法。 再者，通信速率的限製也是一個需要剋服的難點。目前的激光混沌通信速率，與傳統的通信方式相比，仍有一定差距。如何在高安全性的前提下，進一步提升通信速率，是未來研究的重要方嚮。 最後，係統的復雜性與成本也是影響其推廣的重要因素。構建穩定、高效的激光混沌通信係統，需要高精度的光學元件和復雜的控製電路，這可能會導緻較高的係統成本。 然而，正是這些挑戰，驅動著科研人員不斷探索新的理論和技術。從新型混沌激光器的設計，到更高效的同步算法的開發，再到信息編碼和解碼策略的創新，每一個細微的進步，都在為激光混沌保密通信的光明未來鋪平道路。 結語 宇宙的低語，時空的波動，信息的隱匿——這些看似遙遠的概念，正通過激光混沌保密通信的技術，逐漸走進我們的現實。它不僅是對信息安全領域的一次深刻的革新，更是人類對自然界混沌現象理解和應用的一次重要飛躍。在不遠的將來，我們有理由相信，由激光混沌所守護的信息，將更加安全、更加可靠，為構建一個更加智能、更加互聯、更加安全的數字世界，貢獻不可估量的力量。

評分☆☆☆☆☆

評價五： 《激光混沌保密通信理論與應用》這個名字，著實讓我眼前一亮。在當前信息安全備受關注的時代，總是在思考有沒有比現有技術更進一步的突破。激光，作為一種高帶寬、高速度的載體，本身就具備瞭許多優勢，而混沌理論那種“看似隨機卻有規律”的特性，恰好是構建強大安全機製的理想素材。我腦海裏構思著，這本書大概會深入淺齣地講解混沌動力學在激光器中的錶現，是如何通過非綫性反饋機製來産生難以預測的混沌光信號。我想象中，書中會細緻地剖析如何利用這些混沌信號來構建保密通信鏈路，如何將數字信息“嵌入”到混沌流中，並確保接收端能夠精確地“提取”齣來。關鍵的挑戰，我想一定在於混沌信號的同步問題，以及如何在復雜多變的傳輸環境下維持這種同步。書中是否會提供一些先進的混沌同步算法，並分析它們在不同信道條件下的性能？另外，對於實際應用，我非常關注書中是否會提供關於激光混沌通信係統的設計細節，例如如何選擇閤適的激光器、調製器、以及探測器，如何優化係統的參數以達到最佳的安全性和通信效率。我希望這本書能夠包含一些成功的案例研究，展示這項技術在特定領域的實際應用前景，例如在軍事、金融或者工業控製等對安全性要求極高的場景。這本書，在我看來，將是一部探索信息安全前沿的啓迪之作，為我們揭示一種全新的、更安全的通信未來，我迫不及待地想深入其中一探究竟。

評分☆☆☆☆☆

評價三： 這本《激光混沌保密通信理論與應用》的書名，聽起來就充滿瞭一種神秘而又強大的科技力量。在信息安全日益成為全球性挑戰的今天，尋找更先進、更難以破解的通信方式，已經成為刻不容緩的任務。而激光，作為一種高速、定嚮的通信媒介，與混沌理論相結閤，所産生的保密通信方式，無疑是一個令人興奮的方嚮。我腦海中浮現齣一種設想：通過控製激光器的非綫性動力學行為，産生齣難以預測但又可控的混沌光信號，將信息隱藏其中，從而實現真正的“天衣無縫”的保密。我想這本書大概會從混沌動力學的基本原理講起，深入解析如何利用各種物理係統（特彆是激光器）來生成高質量的混沌信號。然後，它會詳細介紹如何將這些混沌信號進行調製，把我們想要傳輸的信息“藏”進去。這其中肯定涉及到復雜的信號處理技術和加密算法。更讓我好奇的是，如何實現遠距離的混沌信號同步？這對於遠距離通信來說至關重要。書中會不會介紹一些高效的同步算法，以及在實際光縴信道中，如何剋服噪聲和色散等影響，保持信號的完整性？我特彆期待書中能夠提供一些實際的應用案例，比如在哪些領域已經開始嘗試或應用瞭這種技術，以及它相比於傳統加密方式的優勢和劣勢。畢竟，一項技術最終還是要看它的落地能力和實際效果。這本書，在我看來，很可能為我們打開一扇通往下一代信息安全的大門，讓我充滿瞭對未知的好奇和探索的欲望。

評分☆☆☆☆☆

評價四： 當我看到《激光混沌保密通信理論與應用》這個書名時，我的腦海中立刻浮現齣一種未來感十足的通信場景。在如今信息泄露風險日益增大的背景下，尋找更高級彆的安全通信手段變得尤為重要。激光本身就以其高速度和高方嚮性著稱，而混沌理論則以其內在的不可預測性和對初值的極端敏感性聞名。將兩者結閤，似乎能夠創造齣一種前所未有的、幾乎不可能被破解的保密通信方式。我非常期待書中能夠詳細闡述混沌激光器是如何工作的，如何通過調整激光器的參數來生成具有特定統計特性的混沌信號。更重要的是，我想要瞭解如何將敏感信息編碼到這些混沌信號中，以及接收端如何準確地恢復這些信息。這其中涉及到的混沌信號的同步技術，無疑是關鍵中的關鍵。我希望書中能夠深入探討各種同步方法，並分析它們在不同條件下的性能錶現。此外，這本書會不會涉及激光混沌通信在實際應用中的挑戰，例如如何剋服大氣湍流、光縴損耗等對信號質量的影響，以及如何設計齣穩定可靠的混沌激光通信係統。我非常希望能看到一些具體的實驗數據和仿真結果，來驗證這些理論的有效性和可行性。這本書，在我看來，不僅僅是關於一種通信技術，更是關於一種對信息安全極限的探索，是對未來通信發展方嚮的一種大膽預言，我對此充滿濃厚的興趣。

評分☆☆☆☆☆

評價二： 我最近對一些前沿的通信技術産生瞭濃厚的興趣，特彆是那些能夠解決現實世界痛點，比如信息安全問題的。這本書的書名，《激光混沌保密通信理論與應用》，就瞬間抓住瞭我的眼球。我一直在思考，傳統的加密算法雖然成熟，但在麵對日益強大的計算能力和潛在的物理攻擊時，是否還能長久地保持安全？而激光混沌通信，似乎提供瞭一個全新的思路。混沌信號的不可預測性和對初始條件的敏感性，聽起來就像是為信息安全量身定做的“天然鎖”。我想象這本書會詳細闡述混沌係統的數學模型，比如洛倫茲吸引子、Rössler係統等，並且說明如何將這些混沌信號轉化為可以承載信息的載體。更重要的是，它會不會深入探討混沌信號的同步問題？因為在保密通信中，發送端和接收端的混沌係統必須精確同步，纔能正確地解調信息。這其中的技術難度和實現細節，是我最想瞭解的部分。而且，這本書如果能包含一些關於如何設計和優化混沌激光器的內容，那將是錦上添花。比如，不同類型的激光器（如半導體激光器、光縴激光器）在産生混沌信號方麵的特點，以及如何通過調節參數來控製混沌行為。我希望這本書能夠提供一些實際的工程案例，展示如何將理論轉化為可用的通信係統，並分析其在不同應用場景下的性能錶現，例如在軍事通信、金融交易或者物聯網設備中的潛力。這本書，在我看來，不僅僅是理論的堆砌，更應該是一座連接理論與實踐的橋梁，為我們揭示通信安全的未來發展方嚮。

評分☆☆☆☆☆

評價一： 拿到這本書，首先是被它書名吸引。《激光混沌保密通信理論與應用》，這本身就勾勒齣一幅科技感十足的畫麵。我想象著，在這個信息爆炸的時代，數據安全的重要性不言而喻，而激光作為一種高帶寬、低損耗的傳輸介質，如果能結閤上混沌理論那種難以預測、但又遵循一定規律的特性，會是怎樣一種顛覆性的保密通信方式？這本書大概就是在探討如何將這種“聽起來就很酷”的技術，從理論層麵深入剖析，再到實際應用層麵落地。我特彆期待書中能夠詳細講解混沌信號的産生機製，以及如何利用這些混沌信號來編碼和加密信息。要知道，混沌係統的非綫性動力學行為，本身就具備瞭天然的混沌性，這對於抵抗外界的竊聽和破解，應該有著得天獨厚的優勢。同時，我很好奇，將這種技術真正部署到實際通信係統中，會麵臨哪些挑戰？比如，激光器的穩定性、混沌信號的同步問題、以及在復雜的信道環境中，信號的魯棒性如何保證？書中會不會給齣具體的係統設計方案、關鍵參數的選取原則，甚至是實驗驗證的結果？我希望能看到一些具體的電路圖、光路圖，或者算法的僞代碼，這樣對於理解這本書的深度和實用性會有很大幫助。畢竟，理論的探討固然重要，但最終還是要迴歸到“如何做”和“能不能做”的問題上。這本書，在我看來，肩負著揭示未來通信安全新篇章的使命，我對它充滿期待。