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2006 年度 実績報告書

超高速レーザカオスを用いた情報理論的セキュリティに基づく暗号鍵発生

研究課題

研究課題/領域番号 17760051
研究機関拓殖大学

研究代表者

内田 淳史  拓殖大学, 工学部, 講師 (50327996)

キーワード暗号 / セキュリティ / カオス / レーザ / 乱数 / 同期 / 情報理論 / 光通信
研究概要

本研究では、情報理論的セキュリティに基づく暗号鍵発生方式を提案し、超高速レーザカオスを用いてこれを工学的に実装することを目的とする。以下に本年度の主な成果を示す。
(1)共通カオス信号による半導体レーザ間のカオス同期実験
本研究では相関乱数暗号の要素技術として、共通カオス信号により駆動された半導体レーザカオス同期を実験的に実現した。駆動用レーザ(Drive)において、外部鏡を用いて戻り光を付加することでカオスを発生させた。次に、Driveの光を2つの受信レーザ(Response)に注入し温度制御を用いて光周波数差を精密に制御することでインジェクションロッキングを達成させた。ここで緩和発振周波数をDriveとResponseで異なる値に設定し、Drive-Response間および2つのResponse同士の時間波形を測定してカオス同期の観測を行った。その結果、2つのResponse同士では精度の高いカオス同期が達成されたが、DriveとResponse間ではカオス同期精度が低いことが確認できた。またResponseの緩和発振周波数の変化と光周波数差の変化に対する相互相関関数を調査したところ、広いパラメータ領域において2つのResponse間の同期精度がDrive-Response間の同期精度よりも高いことが明らかになった。これらの結果はシミュレーションにおいても再現された。以上のように、駆動用カオス信号と同期したカオス信号との相関が低い場合、駆動信号を用いたカオス信号の推定が困難となり、暗号鍵配送方式として有用となり得る。
(2)カオス同期した半導体レーザ間における相関の制御
2つのResponseレーザに外部鏡を設置し、Responseレーザにおける戻り光の位相を変化させることで、同期したResponse波形間の相関の制御を行った。精密なX軸ステージを用いてResponseレーザの外部共振器長を波長オーダーで変化させた場合、戻り光の位相が変化し、カオス同期の精度が変化した。特に波長の距離の変化に合わせて同期精度が周期的に変化することが実験的に明らかとなった。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (15件)

  • [雑誌論文] Dual synchronization of chaos in Mackey-Glass electronic circuits with time-delayed feedback2007

    • 著者名/発表者名
      S.Sano, A.Uchida, S.Yoshimori, R.Roy
    • 雑誌名

      Physical Review E vol. 75,no. 1

      ページ: 016207-1-016207-6

  • [雑誌論文] レーザーにおけるコンシステンシー2007

    • 著者名/発表者名
      内田 淳史, 吉森 茂, マクアリスター ライアン, ロイ ラジヤシ
    • 雑誌名

      レーザー研究 vol.35,no.1

      ページ: 38-42

  • [雑誌論文] Synchronization of unidirectionally coupled Mackey-Glass analog circuits with frequency bandwidth limitations2006

    • 著者名/発表者名
      M.-Y.Kim, C.Sramek, A.Uchida, R.Roy
    • 雑誌名

      Physical Review E vol. 74,no. 1

      ページ: 016211-1-016211-4

  • [雑誌論文] Chaotic dynamics and synchronization in microchip solid-state lasers with opto-electronic feedback2006

    • 著者名/発表者名
      A.Uchida, K.Mizumura, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      Physical Review E vol. 74,no. 6

      ページ: 066206-1-066206 6

  • [雑誌論文] Consistency of a laser system driven by chaos and noise signals2006

    • 著者名/発表者名
      A.Uchida, S.Yoshimori, R.McAllister, R.Roy
    • 雑誌名

      2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2006), Bologna, Italy vol. 1

      ページ: 283-286

  • [雑誌論文] Experimental observation of in-phase and anti-phase synchronization of chaos in coupled vertical-cavity surface-emitting lasers2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ozaki, T.Mihara, H.Someya, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2006), Bologna, Italy vol. 1

      ページ: 443-446

  • [雑誌論文] Dual synchronization of chaos in Mackey-Glass electronic circuits with time delay2006

    • 著者名/発表者名
      S.Sano, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2006), Bologna, Italy vol. 1

      ページ: 47-50

  • [雑誌論文] Multiple basins of consistency in a driven Mackey-Glass electronic circuit2006

    • 著者名/発表者名
      H.Yip, S.Sano, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2006), Bologna, Italy vol. 1

      ページ: 299-302

  • [雑誌論文] Chaotic dynamics and synchronization in microchip lasers coupled with opto-electronic feedback2006

    • 著者名/発表者名
      K.Mizumura, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2006), Bologna, Italy vol. 1

      ページ: 451-454

  • [雑誌論文] Consistency and ICA of solvable chaotic maps with non-Gaussian stable distribution2006

    • 著者名/発表者名
      K.Umeno, A.Uchida, M.Kao
    • 雑誌名

      2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2006), Bologna, Italy vol. 1

      ページ: 291-295

  • [雑誌論文] Consistency in non-autonomous laser systems (招待講演)2006

    • 著者名/発表者名
      A.Uchida, S.Yoshimori, R.McAllister, R.Roy
    • 雑誌名

      International Workshop on Synchronization : Phenomena and Analyses 2006, Tokyo, Japan vol. 1

      ページ: 23-26

  • [雑誌論文] Dynamics and synchronization in mutually-coupled microchip solid-state lasers with opto-electronic feedback2006

    • 著者名/発表者名
      A.Uchida, K.Mizumura, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      International Workshop on Synchronization : Phenomena and Analyses 2006, Tokyo, Japan vol. 1

      ページ: 134

  • [雑誌論文] Multiple basins of consistency in a Mackey-Glass electronic circuit driven by chaos and noise signals2006

    • 著者名/発表者名
      H.Yip, S.Sano, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      International Workshop on Synchronization : Phenomena and Analyses 2006, Tokyo, Japan vol. 1

      ページ: 130

  • [雑誌論文] Dual Synchronization of Chaos in coupled Mackey-Glass Electronic Circuits2006

    • 著者名/発表者名
      S.Sano, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      International Workshop on Synchronization : Phenomena and Analyses 2006, Tokyo, Japan vol. 1

      ページ: 132

  • [雑誌論文] Chaos synchronization in mutually-coupled vertical-cavity surface-emitting lasers with time delay2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ozaki, H.Someya, T.Mihara, A.Uchida, S.Yoshimori
    • 雑誌名

      International Workshop on Synchronization : Phenomena and Analyses 2006, Tokyo, Japan vol. 1

      ページ: 131

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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