张玉岭 1李璞 1,2,3,*夏志强 1陈超杰 1[ ... ]徐兵杰 4
作者单位
摘要
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室,太原 030024
2 广东工业大学 信息工程学院,广州 510006
3 广东省光子学信息技术重点实验室,广州 510006
4 保密通信重点实验室,成都 610041
近年来,在物理随机数生成速率的提高方面取得了很大的研究进展,但仍存在产生过程复杂和体积庞大等缺陷。针对该问题,文章从理论上提出了利用光反馈下垂直腔面发射激光器(VCSEL)模式跳变产生随机数的方案。通过光反馈扰动使VCSEL产生模式跳变,再由方波信号对注入电流进行调制,周期性重启VCSEL使其由非激射状态切换到模式跳变状态,最终输出随机脉冲序列实现随机数的产生。研究结果表明,具有通过随机性验证的无偏随机数能够以Gbit/s量级的速率连续产生。文章所提方案消除了对光/电转换和后处理操作的需求,简化了当前随机数的产生结构,且具有实现低成本光子集成随机数发生器的潜力。
垂直腔面发射激光器 模式跳变 光反馈 随机数 VCSEL mode hopping optical feedback random number 
光通信研究
2023, 49(1): 47
赵嘉敏 1李璞 1,2,3,4,5贾志伟 1张建国 1[ ... ]王云才 4,5
作者单位
摘要
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部重点实验室,太原 030024
2 上海大学 特种光纤与光接入网重点实验室,上海 200444
3 保密通信重点实验室,成都 610041
4 广东工业大学 信息工程学院,广州 510006
5 广东省光子学信息技术重点实验室,广州 510006
针对当前大多数随机数产生方案结构复杂和体积庞大的问题,文章从理论上提出并仿真论证了一种基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)模式跳变直接产生全光物理随机数的技术方案。通过方波调制信号周期性重启工作在双稳区域的VCSEL,并利用自发辐射噪声平衡两个偏振模式出射的不对称,可以直接实现随机数的产生。仿真结果表明,该方法可以直接产生速率为2.5 Gbit/s且随机性得到验证的物理随机数。该方案主要包含一个VCSEL,结构简单,为随机数发生器的光子集成问题提供了新的解决方案。
光通信 全光物理随机数 模式跳变 垂直腔面发射激光器 optical communications all-optical physical random number mode hopping VCSEL 
光通信研究
2021, 47(6): 40
Ya Guo 1,4Qiang Cai 1Zhiwei Jia 1Bingjie Xu 5[ ... ]Pu Li 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
3 Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Shanghai University, Shanghai 200444, China
4 School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
5 Science and Technology on Communication Security Laboratory, Institute of Southwestern Communication, Chengdu 610041, China
6 Department of Informatics and Computer Engineering, University of West Attica, Athens 12243, Greece
7 School of Electronic Engineering, Bangor University, Wales LL57 1UT, United Kingdom
All-optical analog-to-digital conversion is a paramount issue in modern science. How to implement real-time and ultrafast quantization to optical pulses with different intensities in an all-optical domain is a central problem. Here, we report a real-time demonstration of an all-optical quantization scheme based on slicing the supercontinuum in a nonlinear fiber. In comparison with previous schemes through off-line analysis of the power of different optical spectral components in the supercontinuum, this, to the best of our knowledge, is the first demonstration of such functionality online in the time domain. Moreover, the extinction ratio among the quantized outputs can exceed 10 dB, which further confirms the feasibility of the proposed quantization scheme. The current 3 bit resolution in the proof-of-principle experiment is limited by the current experimental condition, but it can be expected to be greatly enhanced through improving both the spectral width of the generated supercontinuum and the number of filtering channels used.
all-optical analog-to-digital conversion photonic quantization all-optical signal processing supercontinuum generation 
Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 081901
作者单位
摘要
西南通信研究所保密通信重点实验室, 四川 成都 610041
偏振控制可以有效恢复光纤传输过程中因相位偏移而受损的偏振态,是量子通信、光纤传感以及相干光通信等领域中的关键技术。提出了一种基于适应性矩估计(Adam)的偏振控制算法,建立了相应的偏振控制系统模型。基于该模型对Adam偏振控制算法进行了数值仿真,并与经典的随机梯度下降(SGD)算法进行了对比,同时分析了控制精度和噪声幅度对偏振控制效果的影响。仿真结果表明,该算法可以快速收敛到目标偏振态,在衰减率为0.03、噪声幅度为0.003、偏振迭代步数为53时,控制精度可达10 -4。与SGD算法相比,平均迭代步数减少了23%,最高控制精度提升了1~2个数量级。基于现场可编程门阵列验证了Adam算法的可行性,结果表明,该算法能快速、稳定地补偿信道中的偏振变化,并通过优化衰减率提高偏振控制效果、缩短偏振控制时间。
偏振控制 偏振态 适应性矩估计 随机梯度下降算法 现场可编程门阵列 控制精度 
光学学报
2020, 40(15): 1526001
作者单位
摘要
西南通信研究所保密通信重点实验室, 四川 成都 610041
利用超辐射发光二极管的放大自发辐射噪声作为量子随机熵源, 设计并实现了一种高速小型化光量子随机数发生器(QRNG)。为减小经典噪声及不完美器件对随机性带来的影响, 基于对量子熵源的最小熵估计, 在现场可编程门阵列中, 对每次采集序列的相邻比特位进行异或操作, 并截取低12位作为最终随机序列。该QRNG的随机数的实时产生速率达1.4 Gb/s, 可实时传输至上位机用户端, 且能长时间稳定工作, 具备实用化潜力。
量子光学 量子随机数发生器 小型化 超辐射发光二极管 放大自发辐射 
中国激光
2018, 45(5): 0512001
周强 1,2,*刘金璐 2谷远辉 1樊矾 2[ ... ]徐兵杰 2
作者单位
摘要
1 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
2 保密通信重点实验室, 四川 成都 610041
近30年来,量子信息科技是令人激动的研究领域之一。其中,量子保密通信技术,已逐渐开始从实验研究迈向工程应用,有望率先实现商用化发展。面向量子保密通信系统的全面普及和推广,基于半导体激光器的增益开关效应和商品电子学芯片,设计和实现了皮秒脉冲激光器模块。其特点包括:工作波长位于光纤量子信道的低损窗口,即1.5 μm波段;输出光频的波动小于20 MHz;光脉冲的时域宽度为10个皮秒量级;输出光脉冲间不具有确定的相位关系。进一步地,结合“弱相干”单光子源在量子保密通信技术中的应用,对上述特点进行检验和讨论。
量子光学 量子保密通信 半导体激光器 脉冲激光器 增益开关 
中国激光
2016, 43(5): 0502005

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