半導体レーザの雑音特性を用いた物理乱数の生成: 発振周波数安定化が物理乱数に及ぼす影響に関する考察

摘要

半導体レーザは、キャリア密度の変動で利得や屈折率が変動し、単一縦モード発振中でも周波数雑音が発生する。我々はこの半導体レーザの周波数雑音を、周波数弁別器を用いて光強度雑音に変換し、更にA/Dで2進数にすることで、物理乱数の生成を行ってきた。しかし、半導体レーザの発振周波数が大きく変動すると、生成される乱数の乱数性が劣化する可能性がある。そのため、安定化半導体レーザによる物理乱数の乱数検定通過率を測定した。%The frequency of a semiconductor laser fluctuates around its center optical frequency, owing to a refractive index variation resulting from carrier density fluctuations. By using the frequency discriminator, the frequency noise is converted into the intensity noise, then the amplitude is converted into binary numbers and produce the physical random number from it. But it may degrade its random number characteristic when its center oscillation frequency varies. Here we measure the examination pass rate of the generated binary numbers through this test.