【摘 要】
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随着人们对信息安全的需求不断提升，依赖于随机性物理过程的真随机数产生器引起了广泛的研究兴趣。激光器的自发辐射噪声由于具有内禀的量子随机性，可用于构建真随机数产生器。本文以实验为基础，分析了基于分布反馈(distributed feedback， DFB)半导体激光器幅度噪声和相位噪声的随机数产生特性，主要研究内容概括如下：
(1)研究了不同激光器偏置电流和接收端采样速率下基于DFB激光器幅度噪声产生的随机数的随机特性，对实验观察到的背景噪声和激光器驱动噪声，分析了它们对所产生随机数随机特性的影响
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随着人们对信息安全的需求不断提升，依赖于随机性物理过程的真随机数产生器引起了广泛的研究兴趣。激光器的自发辐射噪声由于具有内禀的量子随机性，可用于构建真随机数产生器。本文以实验为基础，分析了基于分布反馈(distributed feedback， DFB)半导体激光器幅度噪声和相位噪声的随机数产生特性，主要研究内容概括如下：
(1)研究了不同激光器偏置电流和接收端采样速率下基于DFB激光器幅度噪声产生的随机数的随机特性，对实验观察到的背景噪声和激光器驱动噪声，分析了它们对所产生随机数随机特性的影响。
(2)搭建了基于DFB激光器相位噪声的随机数产生实验系统，通过温度控制调节马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer，MZI)的偏置状态，分析了MZI处于不同偏置状态时所产生随机数的随机特性。发现MZI偏置在π/2附近时，激光器幅相耦合产生的相位噪声在转换为幅度噪声时与原有幅度噪声抵消，这时产生的随机数具有更好的随机特性。但随着激光器偏置电流的增加，幅相耦合产生的相位噪声逐渐减小，这种现象随之消失。此外，分析了MZI两臂延时差对随机数特性的影响。
(3)对比了基于DFB激光器幅度噪声和相位噪声产生的随机数的随机特性，提出采用波分复用和时分复用对基于激光器相位噪声的随机数产生方案进行改进，还提出了一种探测分子热运动的新型真随机数产生器。
(4)研究了随机数产生的后处理技术，发现斐波那契哈希算法不仅可以实现与异或同样的效果，还可以减小原始数据中短程相关性带来的不利影响。
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