2、全光异或加密方案的实现
全光异或加密方案的实现主要是利用介质的非线性效应,例如
HNLF(高非线性光纤)、
SOA (半导体光放大器)等的非线性特性。基于这些非线性介质的异或加密方案主要有两种:
一种是基于介质本身的非线性效应实现异或加密,另一种是基于非线性介质所辅助的干涉
仪结构实现异或加密。
2.1 基于 HNLF 克尔效应的全光异或加密方案
图
2 所示为基于 HNLF 克尔效应的全光异或加密方案框图[1]。在 HNLF 输入端,控制
信号光
A、B 和连续探测信号光 C 同时注入 HNLF,其中 A、B 的偏振方向相互垂直,且它
们分别与
C 的偏振方向成 45°夹角。在 HNLF 输出端设置一个方向与 C 的初始偏振方向相互
垂直的偏振检偏器。若
A 和 B 同为“0”,则 C 得不到调制,其偏振方向保持不变,经过检偏
器后输出
“0”;若 A 和 B 一个为“1”,另一个为“0”,则光纤的克尔效应将导致“1”码信号偏
振方向与
“0”码信号偏振方向的折射率差异,这种双折射效应使得 C 的偏振方向发生旋转,
经过检偏器后输出
“1”;若 A 和 B 同为“1”,则由它们所引起的双折射效应相互抵消,C 的
偏振方向保持不变,经过检偏器后输出
“0”。指定信号 A、B 分别代表数据光信号和密钥光信
号,则上述操作就实现了对数据光信号的异或加密运算。
由于
HNLF 具有超快的响应速度(飞秒量级)和极高的非线性效应,因此该加密方案的
运算速率理论上可以达到
100 Gbit/s 以上。文献[2]中采用高非线性氧化铋玻璃光纤,通过实
验成功验证了基于光纤
FWM(四波混频)效应的全光 CDMA(码分多址)加解密系统。然而在