1 陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210001
2 中国人民解放军31106部队，江苏 南京 210016
3 陆军工程大学教研保障中心，江苏 南京 210007
4 东部战区总医院卫勤部，江苏 南京 210016
为避免数模转换器（DAC）在高速率、高分辨率方面的性能限制对量子噪声随机加密系统（QNRC）的影响，同时也为了降低系统的成本，本文提出了一种采用低位DAC级联调制、光域解密、直接检测的灵活多进制解密系统方案，并利用商用仿真软件VPI Transmission Maker Optical System 9.1（VPI9.1）对所提方案的可行性进行验证，得到了介观相干态功率为-20 dBm、传输距离为100 km、传输速率为10 Gb/s、密文态数目最高可达216-1的QNRC系统的仿真结果。结果表明：低位DAC级联的方式不仅可以大大提高密文态数目，确保最优的系统传输性能，还可以灵活适配多进制传输系统。此外，所提系统方案避免了数模转换器在高速率、高分辨率方面对QNRC系统的影响，同时还显著降低了高位传输系统的成本，为实现QNRC系统的国产化提供了一种解决方案。
光通信 量子噪声随机加密 低位数模转换器 多进制传输系统 中国激光
2023, 50(10): 1006004
中国人民解放军陆军工程大学 通信工程学院, 南京, 210007
高采样速率、高分辨率数/模转换器(DAC)是量子噪声随机加密(QNRC)系统性能提升的核心器件之一, 一直制约着QNRC系统技术发展。为了探究不同的DAC采样速率和分辨率对QNRC系统性能的影响, 采用VPItransmission Maker Optical System 9.1软件进行系统仿真设计.首先, 搭建了介观态功率为-21 dBm、传输距离为1000 km、传输速率为10 Gb/s和密文态数目为28-1的基于相移键控的QNRC系统; 然后, 改变DAC的采样速率、分辨率, 对QNRC系统的性能进行对比分析。分析结果表明: 当DAC的采样速率、分辨率分别为30 Gb/s、6 bit时, QNRC系统的性价比最佳。
量子噪声随机加密系统 数/模转换器 相移键控调制 quantum noise random encryption system, digital-to
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
量子噪声随机加密(QNRC) 是一种基于海森堡不确定性原理的物理层加密技术, 其能够适用于高速率、大容量以及长距离的光纤通信网络。针对 QNRC 系统中多进制 Y-00 密文信号的调制及解调受限于高采样速率、高转换深度的 ADC 芯片的问题, 提出了一种利用多个串联相位调制器(PM) 进行 Y-00 密文信号的调制及解调的实现方法, 并利用 VPItransmission Maker Optical Systems 仿真软件对该实现方案进行了仿真验证及性能分析。仿真结果表明: 基于多个 PM 串联的方式, 实现了密文态数目为 126、数据速率为 10 Gbit/s 以及 1000 km 光纤放大链路传输的相移键控-量子噪声随机加密(PSK-QNRC) 系统; 降低密文量子态的介观功率有利于提高 QNRC 系统的安全性水平, 但同时会损害系统的传输性能, 因此选择合适的介观功率对于优化系统的安全性和可靠性具有重要意义。
光通信 抗截获通信 量子噪声随机加密 Y-00 协议 optical communications anti-interception communication quantum-noised randomized cipher Y-00 protocol
Author Affiliations
Abstract
1 College of Communications Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Microwave-Photonics Technology Laboratory, National Laboratory of Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Weak RF signal detection with high resolution and no blind zone based on directly modulated multi-mode optoelectronic oscillation has been proposed. The high-sensitivity optical modulators and optical filters are avoided because multi-mode oscillation is obtained based on directly modulating the semiconductor laser at the relaxation oscillation frequency. For the directly modulated optoelectronic oscillator, the detection characteristics such as gain for the RF signal, resolution, noise floor, and sensitivity are firstly analyzed. The experimental results are consistent with the simulated results. For the RF signal of unknown frequency, it can be detected out and amplified by tuning the bias current and delay time of the loop. There is no blind zone within 1–4.5 GHz. The system provides a maximum gain of 17.88 dB for the low-power RF signal. The sensitivity of the system can reach as high as . The properties such as gain dynamic range and power stability are also investigated. The system has potential for weak RF signal detection, especially for the RF signal with unknown frequency.
radio frequency detection optoelectronic oscillator distributed feedback semiconductor laser Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 113901
南京信息工程大学 电子与信息工程学院,南京 210044
为了提高低密度奇偶校验(LDPC)码的加权比特翻转(WBF)译码算法的译码速度和性能,文章提出了一种具有多/单比特切换机制的两级WBF译码算法。译码首先在第一级解码器中进行多比特翻转译码,当发现循环翻转或最大翻转函数值小于零时,跳到第二级解码器中进行单比特翻转继续译码,从而消除多比特的循环翻转和实现多比特向单比特译码的切换。仿真结果表明,与基于幅度和的加权比特翻转(SMWBF)译码算法以及基于变量节点更新的SMWBF(VSMWBF)译码算法相比,在加性高斯白噪声信道下,文章所提算法获得了平均迭代次数和译码性能的双增益。
低密度奇偶校验码 加权比特翻转译码 多比特翻转 单比特翻转 LDPC code WBF decoding multi-bit flipping single-bit flipping
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对大气湍流影响下的地-空斜程逆向调制无线光(FSO)通信问题,基于三层高度谱模型对逆向调制斜程链路下的光强闪烁进行研究,推导弱湍流下大气湍流衰落系数的概率密度函数表达式,在此基础上深入研究系统的平均中断概率、平均误码率和平均信道容量,分析天顶角、湍流强度以及接收孔径大小等因素对系统通信性能的影响。研究结果表明,在低信噪比和长距离通信的情况下,适当增大接收机孔径,地-空斜程逆向调制无线光通信系统依然可以保持较好的通信性能,随着天顶角和近地大气折射率结构常数的减小,湍流对斜程通信链路的影响也有明显减弱。
大气光学 逆向调制光通信 大气湍流 斜程激光通信 误码率分析 光学学报
2021, 41(18): 1801002
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210014
入射光偏振态的选择对基于偏振特性的光纤压力传感系统性能有着重要影响。以提高传感灵敏度和线性度为目标,提出了一种基于Muller矩阵的简单快速的最佳入射光偏振态优化方案,取代传统的偏振态“盲调”,利用基于压电陶瓷的挤压装置和偏振检测计,在实验中获得了灵敏度为0.2410 N -1、线性度为99.9%的最佳传感性能,实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提高基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展其实用价值。
光纤光学 光纤传感 偏振特性 斯托克斯参量 Muller矩阵 光学学报
2020, 40(14): 1406001
1 吉林大学 电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
2 北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100022
3 南方科技大学 生物医学工程系, 广东 深圳 518055
可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用, 从而引起了人们的广泛关注。目前, 非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而, 非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生, 以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明, 通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益, 孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性, 脉冲宽度为 45 fs, 且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此, 利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。
中红外飞秒脉冲 可调谐 孤子自频移效应 线性增益 mid-infrared femtosecond pulse tunable soliton self-frequency shifting effects optical gain
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
为了增强光纤通信系统的物理层安全性,提出了一种基于光编/解码技术的新型抗截获通信系统。由于传统地址码的码字容量都相对较小,合法用户使用的地址码容易受到窃听者的强力搜索攻击。一旦用户地址码被获得,光纤信道中传输的所有用户信息将可被窃听者窃取。为了解决这个问题,构造了一种大容量的二维跳频/扩时地址码,并描述了可重构编/解码器的实现方法;设计了一种新型的抗截获通信系统方案,建立了窃听信道模型;最后,利用VPI transmission Maker Optical Systems仿真软件,验证了抗截获通信系统的传输性能和安全性能。仿真结果表明,基于光码分多址的编/解码技术,可以实现一种高速率、长距离的抗截获通信系统。
光通信 抗截获通信 光码分多址 物理层安全性 光编/解技术
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室， 吉林 长春 130012
2 南方科技大学生物医学工程系， 广东 深圳 518055
糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢障碍性疾病，是21世纪人类最需要重点解决的健康问题之一。因为降糖类药物的使用剂量需要根据血糖水平随时进行调整，所以血糖监测成为了糖尿病护理最重要的组成部分。经过半个多世纪的研究，大量的葡萄糖传感器被开发出来，不同的检测方法相继得到发展。通过梳理整个血糖监测系统的发展过程，阐述各类葡萄糖传感器的技术方案和特点，针对研究现状及存在问题进行总结讨论，并对未来的机遇与将要面对的挑战进行了展望。
医学光学 糖尿病 血糖监测系统 生物传感器 电化学检测 光学检测
