1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，山西 太原 030024
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
提出了一种基于多模光纤模间色散的无时延特征混沌产生方案。在多模光纤长度为4.4 km、芯径为62.5 μm、反馈强度为0.1的条件下，实验获得了无时延特征的混沌信号。进一步理论分析了多模光纤的纤芯直径、相对偏移、长度对混沌光模场的影响，结果显示：随着纤芯直径和相对偏移的增大，模式数量逐渐增多，模场分布变复杂；随着光纤长度的增加，模式分离程度（即模间色散）增大。最终探明了多模光纤相对偏移、反馈强度、长度对时延特征的抑制规律。结果表明，在与实验相同的纤芯直径和反馈强度下，消除时延特征的多模光纤的临界长度为1 km。
光纤光学 半导体激光器 混沌激光 时延特征 多模光纤
1 广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
光频域偏振测量（OFDP）是一种基于扫频激光干涉原理的分布式光纤偏振测试技术，它能够精确获取保偏光纤、器件、组件与光路的偏振特性及其空间分布，实现高性能器件与光路的性能测试与质量评价，以及缺陷分析与故障诊断。OFDP优点是可兼顾超高测量灵敏度、超大测量范围、高精细度、长测量距离、动态快速测量等，已逐渐发展成为性能最优的分布式光纤测量技术之一。本文回顾了OFDP的测量原理，定量分析了分布式偏振串音的测量极限，综述了分布式偏振测试性能提升的若干关键技术，给出了高精度偏振器件与光路的测试典型应用，并讨论了其技术挑战和未来潜在的研究方向。
光频域偏振测量 分布式光学测量 偏振串音 保偏光纤与器件 光纤陀螺 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112002
1 广东工业大学先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
光频域反射（OFDR）是一种基于光调频连续波原理的分布式光纤测量技术，它利用扫频光干涉信号频率与光纤位置之间的傅里叶变换关系获取沿光纤分布的散射/反射/损耗、相位和偏振等特征信息，可进一步反演光纤感测的温度、应力/应变等外界物理场分布。相比于时域、相干域等分布式测量技术，OFDR的优点是可兼顾高空间分辨率、高测量灵敏度、长测量距离、大动态范围、高速响应等性能。回顾了OFDR的测量原理，综述了分布式测量噪声来源、空间点扩展函数退化机理以及测量误差与噪声抑制等OFDR性能提升关键技术；推导了基于OFDR分布式传感的测量极限，分析了提升传感精度与测量距离的若干方法；概述了国内外OFDR仪器发展现状及其在集成波导器件与保偏光纤等测试、光纤陀螺环内部应力传感等应用范例，最后展望了未来的若干研究方向。
光频域反射技术 测量退化机理 分布式传感极限 光频域反射仪器 高性能应用
广东工业大学 物理与光电工程学院，广州 510006
针对传统Cascade算法协商效率低、吞吐量不高的问题，提出了一种面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法。该算法基于奇偶校验和二分法纠错算法的原理，将所得密钥进行置乱、分块并传输校验值用以二分法纠错。与传统Cascade算法不同，Cascade-Biconf信息协商算法通过优化分块的大小降低了协商过程中的交互次数和计算量。仿真结果表明：在通信双方初始密钥误码率为0.1的情况下，Cascade-Biconf信息协商算法可将传统Cascade算法的协商效率由0.76提升到0.84，总吞吐量提升27.9%。
信息协商 Cascade算法 密钥分发 混沌同步 保密通信 information reconciliation, Cascade algorithm, key
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, Institute of Advanced Photonics Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Department of Electronic Engineering, College of Information Science and Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
3 Guangdong Provincial Key Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices and Guangzhou Key Laboratory for Special Fiber Photonic Devices and Applications, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
4 Synergy Innovation Institute of GDUT, Heyuan 517000, China
Realizing high-fidelity optical information transmission through a scattering medium is of vital importance in both science and applications, such as short-range fiber communication and optical encryption. Theoretically, an input wavefront can be reconstructed by inverting the transmission matrix of the scattering medium. However, this deterministic method for retrieving light field information encoded in the wavefront has not yet been experimentally demonstrated. Herein, we demonstrate light field information transmission through different scattering media with near-unity fidelity. Multi-dimensional optical information can be delivered through either a multimode fiber or a ground glass without relying on any averaging or approximation, where their Pearson correlation coefficients can be up to 99%.
light field information transmission transmission matrix Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 121101
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，山西 太原 030024
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 大连理工大学光电工程与仪器学院，辽宁 大连 116024
对主从开环结构下，混沌激光偏振度对混沌同步质量的影响进行实验研究。在背靠背和200 km传输条件下，分析混沌激光偏振度以及同步质量的演变规律，发现随着距离和时间的增加，混沌激光偏振度逐渐减小，导致激光器的有效注入强度降低，进而削弱了注入锁定效应，恶化了主从混沌同步质量。增大注入强度可以提高同步质量对偏振度变化的容忍度，有助于实现稳定的长距离混沌激光同步。
激光器 光偏振度 混沌激光 混沌同步 混沌保密通信 光学学报
2023, 43(21): 2114003
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers & Intelligent Control Systems, Ministry of Education and Shanxi Province, College of Physics & Optoelectronic Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Photonics Information Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
An optical scrambler using a whispering-gallery-mode (WGM) micro-bottle cavity to scramble a complex optical signal to generate an uncorrelated output is proposed. We experimentally demonstrated this micro-cavity scrambler by using chaotic laser light as the incident signal and studied the influence of the coupling state. Experiments achieved full scrambling with a low cross correlation of 0.028 between the output and the input. Results indicate that the scrambling effect originates from the interference among numerous WGMs in the bottle cavity. It is believed that the micro-bottle cavity with an efficient scrambling function can become a promising candidate for encryption.
scrambler encryption whispering gallery mode micro-bottle cavity secure communication Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 060601
红外与激光工程
2022, 51(10): 20220549
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，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
3 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 广东工业大学信息工程学院，广东 广州 510006
为解决传统混沌同步通信中因收发双方参数难以完全匹配而导致的同步系数较小的问题，本文提出了一种基于储备池计算的激光混沌同步保密通信方法。利用混沌加密信号和部分混沌载波信号对储备池进行训练，使之与发送方同步，实现保密通信；进一步，利用交叉预测算法来降低储备池的预测误差，消除了同步误差积累效应，实现了长期预测与同步通信。此外，本文还探究了系统的同步与通信性能，得到了系统能在保证安全度的前提下实现同步系数为99.90%的高质量混沌同步与通信的结论。仿真结果表明混沌载波的预测均方误差可达10－4量级，通信误码率可达10－9量级。最后，通过图像通信仿真实验验证了本系统的可行性。
光通信 混沌同步 储备池计算 交叉预测算法 中国激光
2022, 49(18): 1806001
1 广东工业大学信息工程学院，广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
2 西北工业大学电子信息学院，陕西 西安 710072
3 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
4 广东工业大学自动化学院，广东 广州 510006
提出了一种可在毫米波全波段产生超大带宽、平坦噪声的方法。利用两频率间隔不等的非相干光光频梳，基于游标效应，设计了主尺和副尺的频率间隔和非相干光线宽。仿真证明，利用所提方法可产生频率范围覆盖30~300 GHz的超大宽带、平坦的全波段毫米波白噪声。实验上通过可编程滤波器从放大自发辐射噪声中滤出两束频率间隔为游标式的梳状光，并在两个不同带宽的单行载流子光电探测器上分别实现了频率范围为130~170 GHz和280~380 GHz的毫米波白噪声，其平坦度分别低至±2.25 dB和±3.10 dB，验证了理论的正确性。
非线性光学 毫米波噪声 游标效应 超宽带 平坦度 非相干光 光学学报
2022, 42(13): 1335001
