陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
针对星地激光单向授时受大气色散影响而产生授时偏差的问题，利用气象实测数据建立大气折射率对星地激光单向授时偏差的影响模型。以该模型为基础，分别研究了单星对地授时和四星对地授时模式下，不同地区、不同月份、不同天顶角和激光波长对大气色散引入的单向授时偏差的量值范围和变化规律。结果表明：大气温度越高，大气压强越低，接收天顶角越小，大气色散引入的单向授时偏差越小；星地单向授时偏差在10 ns量级，通常大气色散导致授时偏差的全年波动峰峰值小于1 ns。
大气光学 星地激光单向授时 大气色散 单向授时偏差 光学学报
2023, 43(24): 2401005
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210093
3 中国卫星海上测控部，江苏 江阴 214431
4 中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
双波长激光器腔内模式竞争激烈，因此输出模式的稳定性是双波长激光器的关键参数。从降低双波长激光器中两个主模之间的功率差、提高边模抑制比出发，设计了集成反射区的两段式双波长分布反馈半导体激光器。利用传输矩阵法对激光器的光栅结构进行仿真，分析了反射区光栅对激光器的阈值、主模功率差等参数的影响。根据仿真优化的结果，制作了单片集成两段式双波长分布反馈半导体激光器芯片并进行了测试。测试结果表明两段式结构能够提高双波长激光器的稳定性和边模抑制比，减小两个主模的功率差。在稳定工作的情况下，两个主模功率差可达0.3 dB，边模抑制比大于35 dB。
激光器 双波长激光器 分布反馈半导体激光器 两段式激光器 光子集成 单片集成 光学学报
2023, 43(10): 1014002
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
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 华中科技大学软件学院, 湖北 武汉 430070
3 国防科技大学信息与通信学院, 湖北 武汉 430010
在多用户光码分多址 (OCDMA) 传输系统中, 多用户干扰 (MAI) 严重影响系统传输性能。针对系统中多用户干扰来源于各用户码字不完全正交的特点, 采用码字的自、互相关函数表达接收信号与系统损伤, 引入将多用户干扰看作可重构的 “有效信息” 的新思路, 提出了一种基于数字信号处理技术的串行反馈干扰抑制算法。搭建了 2 用户同步接入频谱幅度编码光码分多址 (SAC-OCDMA) 传输系统仿真平台, 验证了该算法抑制多用户干扰的有效性。仿真结果表明: 相较于光阈值器件, 采用串行反馈干扰抑制算法抑制多用户干扰的效果更好, 系统传输性能的改善更大, 引入的功率代价仅为 2.3 dB。
光通信 光码分多址系统 多用户干扰 串行反馈干扰抑制算法 optical communication optical code division multiple access multi-user interference serial feedback interference suppression algorithm
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 中国人民解放军第 61623 部队, 北京 100840
3 中国人民解放军第 31121 部队, 福建 福州 350001
量子噪声随机加密 (QNRC) 是一种新兴的提高光纤传输安全性的物理层加密方案。基于窃听信道模型, 以合法信道容量和信息截获概率为基本指标, 对相移键控 (PSK) QNRC 系统的传输性能和安全性能进行定量评估, 并分析了介观态功率、进制数以及量子噪声掩盖的量子态数对系统性能的影响。仿真结果表明: 为了提高系统的传输性能和安全性能, 发送端需采用光放大器; 在保证系统传输性能的同时, 可适当减小介观态功率来提高系统的安全性; 较高的进制数可有效地提高 PSK-QNRC 系统的安全性, 且不影响其传输性能; 系统数据安全性主要受限于量子噪声掩盖的量子态数。
光通信 量子噪声随机加密 合法信道容量 信息截获概率 optical communication quantum-noise random cipher legal channel capacity information interception probability
Author Affiliations
Abstract
1 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Photonics Information Technology Laboratory, Institute of Communication Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
We demonstrate a high-resolution frequency-modulated continuous-wave dual-frequency LIDAR system based on a monolithic integrated two-section (TS) distributed feedback (DFB) laser. In order to achieve phase locking of the two lasers in the TS-DFB laser, the sideband optical injection locking technique is employed. A high-quality linear frequency-modulated signal is achieved from the TS-DFB laser. Utilizing the proposed LIDAR system, the distance and velocity of a target can be measured accurately. The maximum relative errors of distance and velocity measurement are 1.6% and 3.18%, respectively.
dual-frequency LIDAR integrated two-section DFB laser frequency-modulated continuous wave linear frequency modulation Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 111402
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210001
为解决高速、高分辨率数模转换器(DAC)给量子噪声随机加密(QNRC)研究带来的限制问题,提出一种采用并联强度调制、光域解密、直接检测的方案,利用VPI系统对此进行验证与分析讨论,并实现了介观态功率为-20 dBm、传输距离为500 km、传输速率为10 Gbit/s、密文态数目为2 10-1的ISK-QNRC系统。研究结果表明,通过调制器并联的方式,可以有效增大QNRC密文态数目。该方案的误码性能对于接收功率以及密文信号与解密信号的功率差比较敏感,在固定接收功率的情况下,做好密文信号与解密信号的功率匹配对于降低误码率十分重要。
光通信 量子噪声随机加密 强度调制 调制器并联 中国激光
2021, 48(17): 1706002
