上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
飞秒激光在学术领域和工业领域都具有极高的应用价值，对飞秒激光进行准确快速的表征与精确控制对其各种应用至关重要。飞秒脉冲的传统表征方法依赖非线性效应且光路结构复杂，而飞秒脉冲的控制则大多采用开环手动调试，无法实现稳定的最优调控，极大地限制了飞秒激光的应用。近年来，智能技术的出现给飞秒激光研究提供了新范式，结合智能技术，低能量高重复频率飞秒脉冲序列的单帧全域测量与飞秒脉冲的按需智能调控有望成为现实。
锁模激光器 飞秒脉冲智能表征 飞秒脉冲智能调控 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114006
1 上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
2 杭州爱鸥光学科技有限公司，上海 200240
高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和**功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下，不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一，本文针对受激布里渊散射效应展开，重点介绍基于光谱展宽的非线性效应抑制方法的不同方案与效果，综述利用相位调制展宽种子源光谱的发展历程，分析当前存在的问题并展望该技术的发展前景。
激光器 高功率窄线宽连续光纤激光器 光谱展宽 相位调制 受激布里渊散射效应 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500001
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对正交振幅调制在高信噪比的加性高斯白噪声(AWGN)信道与香农极限有1.53 dB容量间隙的问题, 文章提出了一种基于互信息量估计的几何与概率联合整形的方法, 将几何整形与概率整形相结合, 提升通信系统的互信息量。文章将互信息量估计作为计算系统互信息量的方式, 以最大化互信息量为目的训练发端的编码器, 实现几何整形与概率整形。通过在不同信噪比下AWGN信道中的仿真, 验证了基于互信息量估计的几何与概率联合整形系统的性能要优于单独进行几何整形或概率整形的性能。在信噪比为10 dB的AWGN信道中, 系统的互信息量与几何整形相比有0.041 7 bit/symbol的增益, 与概率整形相比有0.027 9 bit/symbol的增益。
深度学习 互信息量估计 物理层通信 deep learning mutual information neural estimation physical layer communication
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对传统混沌激光雷达系统结构复杂和成本高的问题, 文章提出了采用现场可编程门阵列(FPGA)和任意波形发生器(AWG)两种发射方案, 基于改进的Logistic映射公式实时动态生成数字混沌信号。将在电上生成的数字信号调制到直调激光器上生成光域的混沌信号, 混沌光信号作为激光雷达发射信号, 进而配合光学收发系统搭建成套的激光雷达探测系统, 对一个反射率为50％的待测物进行距离测量, 无需复杂的光学结构即可实现厘米级别的准确测距。通过实验比较连续和二值化处理后的混沌信号测距效果, 发现二值化混沌信号的测距准确度比连续混沌高一倍以上, 对于不同频率下的方波、正弦波和混沌干扰信号具有更强的抗干扰能力, 展现出更大的应用优势。
激光雷达 数字混沌 二值化 抗干扰 lidar digital chaos binarization anti-interference
1 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
2 中国人民解放军66389部队, 郑州 451100
混沌作为一种非周期、类随机以及初值敏感的非线性动力学现象, 是保密通信重要的传输载体。针对传统的混沌同步方式结构复杂和实现难度大的问题, 文章提出通过现场可编程门阵列(FPGA)实现神经网络的方法来对混沌进行同步。在发射端使用FPGA, 根据洛伦兹状态方程生成混沌信号, 并对传输信号进行实时加密, 利用神经网络对混沌发射系统进行精确的数学建模, 在接收端通过训练好的神经网络模型对信号进行解密, 并将神经网络模型在FPGA上验证通过, 最终成功实现了对10 Mbit/s信号的实时加密和解密。该方法极大简化了混沌保密通信系统的同步结构, 为点对多点的实时混沌保密通信提供了可能。
混沌同步 神经网络 实时 现场可编程门阵列 chaos synchronization neural network real-time FPGA
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
在现代光通信系统中, 快响应速度的偏振控制在如扰偏和稳偏等技术的相关研究中有着极大的需求。然而, 目前的偏振控制器由于材料和结构等因素的影响, 响应速度最快只能在ns级别, 这成为偏振相关研究的主要瓶颈。文章介绍了一种基于商用低速电控偏振控制器和高速相位调制器的新型光学结构来实现超快的偏振控制。实验验证并分析了两个正交光场分量在振幅差缓慢变化和相位差快速变化同时进行的情况下, 庞加莱球上的偏振态变化轨迹。实验结果表明, 此方法大大提高了偏振控制的响应速度, 为更好性能的扰偏和稳偏技术提供了有力的支持。
超快偏振控制 扰偏 偏振控制器 相位调制器 ultrafast polarization control polarization scrambling polarization controller phase modulator
上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海200240
全光混沌由于产生结构简单和混沌复杂度高等特点，在混沌保密通信中起着重要的作用。由于全光混沌需要发射端与接收端激光器参数几乎完全一致才可达到很好的同步效果，一直没有在保密通信方向取得很好的应用。文章提出了一种利用神经网络对激光器进行建模同步的方法，在发射端利用大量已知混沌信号和混沌加密信号对神经网络进行训练，得到一个与发射端激光器结构相似的神经网络模型，在接收端利用此神经网络模型对加密信息进行解密，并通过实验成功对5 Gbit/s信号进行了混沌加密和解密。此方法大大降低了全光混沌同步的复杂度，并为点到多点全光混沌通信提供了可能。
全光混沌通信 神经网络 混沌预测 all-optical chaotic communication neural network chaos prediction
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
硫系玻璃具有较宽的红外透过范围及极高的线性和非线性折射率。综述了基于受激布里渊散射效应的硫系玻璃光器件研究进展,以及硫系光纤和波导器件在布里渊激光器、慢光产生和微波光子滤波器等领域的应用现状,指出了研究中存在的问题,并展望了其发展前景。
非线性光学 受激布里渊散射效应 硫系玻璃光纤和波导 受激布里渊散射阈值 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 030001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
We propose a general guideline on the design of a stimulated Brillouin scattering (SBS)-based microwave photonic filter (MPF) using a directly modulated pump. Filter gain profiles and passband ripples with waveform repetition periods of the driving current ranging from 2 to 100 ns are measured after the transmission of different fiber lengths. The results show that the filter performance has nothing to do with the fiber length, and the digital-to-analog converter bandwidth requirement for the driving current is no more than 500 MHz. Therefore, the low cost, flexible reconfiguration, and miniaturization characteristics make an SBS filter using a directly modulated pump a promising choice as an MPF.
060.5625 Radio frequency photonics 290.5900 Scattering, stimulated Brillouin 060.2330 Fiber optics communications 060.4080 Modulation Chinese Optics Letters
2019, 17(6): 060603
1 国网上海市电力公司信息通信公司，上海 200122
2 上海交通大学 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
混沌信号以其宽带、类噪声以及不可长期预测的特性在保密通信领域获得了广泛的关注。文章提出利用混沌保密光通信技术来保障电力通信网中的传输安全性，首先搭建了传统的基于光-电-光结构的混沌光加密装置，研究该混沌保密光通信系统在电力通信网中应用可能存在的安全问题，针对传统方案中时延特征的安全性问题，提出了消除混沌时延特征参数的方案，并通过实验验证了混沌时延特征参数的隐藏。同时，针对参数估计的攻击方式，分析了混沌保密光通信系统的安全性能。而对于暴力破解，分析了该方案的密钥空间，证明该方案的密钥空间获得极大的扩展，说明了暴力破解的困难性，证明了该方案可在电力通信网中保障传输的安全性。
混沌保密光通信 时延隐藏 保密性增强 电力通信网 chaotic optical communication time delay concealment security enhancement power communication network
