ПЕРЕДАЧА КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ЛИНИЯМ СВЯЗИ, ЗАЩИЩЕННАЯ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА - К.Е. Румянцев, И.Е. Хайров

Одним из способов снижения вероятности несанкционированного съема информации с ВОЛС, является уменьшение мощности передаваемого сигнала, вплоть до уровня, при котором каждый бит двоичной информации кодируется не тысячами фотонов, а отдельными фотонами [2, 3].

В последнее время появляется большое количество публикаций, например [4, 5], в которых предложены методы защиты волоконно-оптических систем связи от несанкционированного доступа, основанные на передаче по волоконным световодам отдельных фотонов. В частности, в работе английских ученых [5] для передачи информации используется лазер, генерирующий импульсы оптического излучения столь малой длительности, что в пределах каждого импульса содержится один фотон, находящийся в состоянии линейной или круговой поляризации. В этом случае длительность импульсов лазера составляет порядка единиц пикосекунд и меньше.

Бурное развитие квантовых технологий привело к появлению квантово-криптографических систем, являющихся предельным случаем защищенности ВОЛС [6]. В подобных системах используется новый алгоритм шифрования ¾ генерация секретного ключа при помощи квантовой криптографии (QKD-система). Передача как секретного ключа, так и самих данных осуществляется отдельными фотонами, находящимися в состоянии прямолинейной или диагональной поляризации. Перехват подобного сообщения неизбежно ведет к внесению в него искажений согласно принципу неопределенности Гейзенберга, что может быть сразу обнаружено законными пользователями.

Однако следует учитывать, что в существующих ВОЛС для передачи данных преимущественно используется ближний ИК диапазон волн (0,8 ¾ 3,3 мкм) [7]. Это связано с тем, что именно в этом диапазоне волн находятся "окна прозрачности" кварцевых оптических световодов, наиболее распространенных в настоящее время. В этом случае в качестве фотоприемной аппаратуры используются фототранзисторы, фотодиоды (ФД) и лавинные фотодиоды (ЛФД). Однако, эти фотоприемники обладают рядом недостатков по сравнению с вакуумными фотоприемниками типа ФЭУ, диссекторы и фотоэмиссионные приборы (ФЭП) с многоканальной электронной умножительной системой (МЭУС), чувствительность которых на несколько порядков выше [8]. Применение же вакуумных фотоприемников для детектирования излучений ИК диапазона невозможно вследствие того, что их максимальная спектральная чувствительность находится в видимом диапазоне волн (порядка 0,3 ¾ 0,7 мкм). Таким образом, компромиссными решениями этого противоречия могут быть следующие варианты:

-- использование оптических световодов с "окнами прозрачности" в видимом диапазоне волн. В последнее время появились экспериментальные образцы таких оптических волокон [9-13]. В частности, в работе английских ученых [9] предложен метод изготовления нового оптического волновода: оптического кристаллического волокна, способного поддерживать устойчивый режим распространения оптического излучения при низких потерях в очень широком спектральном диапазоне (458 ¾ 1550 нм). В [10] предложен метод изготовления оптических волноводов из пористого кремния, что позволяет изготавливать оптические волноводы, работающие между видимым (633 нм) и ИК диапазоном (1,3 мкм);

-- повышение частоты излучения в стандартных световодах с помощью четырехволнового смешения [14-17] и за счет генерации гармоник в световодах [18, 19]. Новым способом повышения частоты излучения, распространяющегося в световоде, является использование эффекта четырехволнового смешения. В частности, в работе [14] предложен способ и устройство генерирования, путем четырехволнового смешения, холостой частоты, чей спектр является передаваемой версией сигнала. Предложенное устройство может быть использовано для уменьшения длины волны сигнала, передаваемого по оптическому волокну;