在太赫兹通信技术快速发展的背景下, 建筑遮挡、恶劣天气等原因导致的复杂、弥散信道对通信安全性、可靠性提出新的挑战。太赫兹通信的保密属性在通信网络的广域性下隐含泄露、窃听等风险, 研究现有的加密和防窃听手段在太赫兹通信中的可行性, 推动物理层安全技术的创新与应用, 实现信息的稳定安全传输, 成为具备研究价值的热点问题。本文从安全通信角度出发, 分析部分现有物理层加密与防窃听方法, 总结其在太赫兹通信领域中的融合应用与效果, 并对其未来发展趋势进行展望。

为实现对高速碰撞诱发的闪光辐射温度进行实验测量及误差分析, 建立了二级轻气炮加载系统及闪光辐射温度测量系统。采用聚碳酸酯弹丸分别以6 km/s、3.9 km/s的速度垂直撞击2A12铝靶, 利用瞬态光纤高温计采集闪光信号, 通过比色法计算不同碰撞条件下的闪光辐射强度及辐射温度。依据普朗克辐射定律计算了不同波长及温度条件下的闪光辐射强度理论值, 与实验测量结果相比较并进行了误差分析; 分别采用双色测温法的不同波长组合及四色测温法计算了闪光辐射温度及其平均温度, 通过计算标准差分析了波长的选取对闪光辐射温度的影响。结果表明: 与理论计算结果相比较, 实验测量得到的闪光辐射强度值偏低, 采用双色测温法计算闪光辐射温度时波长的选取对计算结果影响很大, 波长间隔越大计算结果误差越小(误差最小值实验No.1为68.25 K, 实验No.2为30.67 K); 四色测温法计算得到的闪光辐射温度与平均温度相近(误差实验No.1为72.88 K, 实验No.2为63.66 K), 因此采用比色法计算闪光辐射温度时应尽量选取大间隔波长或多个波长参与计算以降低误差。

为了实现高隔离度的收发隔离, 采用一种偏振收发隔离光学系统, 利用琼斯矩阵进行了理论分析,验证了偏振隔离在收发同轴光学系统中的可行性。采取空间隔离来抑制回波进入接收系统, 研究了模拟系统中偏振分束镜前表面楔角大小对收发隔离度的影响。结果表明, 在达到一定楔角时, 可取得100dB收发隔离度。这一结果对收发同轴光学系统的设计具有一定指导意义。

为了描述超高速碰撞2A12铝板产生闪光辐射的空间演化规律, 利用瞬态光纤高温计测量系统并结合二级轻气炮加载系统, 开展了弹丸以30°的入射角度和不同碰撞速度条件下的超高速撞击实验。基于闪光辐射强度和辐射温度的实验数据处理得到了超高速碰撞2A12铝板在撞击点附近产生的最大闪光辐射强度和最大闪光辐射温度, 基于大量实验, 建立了撞击点附近最大闪光辐射的空间演化模型。并结合Origin软件对实验所得数据的拟合, 得到了最大闪光辐射强度和辐射温度随探测点到着靶点间距离变化的拟合函数关系式。实验结果还表明: 在相近碰撞速度、相同碰撞角度条件下, 在同一椭球面上不同探测点位置处的最大闪光辐射强度和最大闪光温度差别不大, 验证了撞击产生的闪光辐射以近似椭球的形状向外膨胀, 随着等离子体云的向外膨胀, 离碰撞点越远产生的最大闪光辐射强度和最大闪光辐射温度均越小; 在相同碰撞角度、不同碰撞速度条件下, 在同一椭球面上不同探测点位置处的最大闪光辐射强度和最大闪光温度均随碰撞速度的增加而增大。该研究在导弹拦截、天体物理及深空探测领域具有重要的应用价值。

太赫兹(THz)脉冲整形技术在量子理论、生物医学成像、安全检查、亚毫米波通信等领域都具有重要的学术价值和应用前景。概述了基于飞秒脉冲的整形技术和新型太赫兹辐射材料整形技术，分析了太赫兹脉冲整形器件整形技术目前的研究状况，并对各种整形方法的发展进行了展望。

根据瑞利-索末菲标量衍射理论分析了相位连续变化型波带片对高斯光束的衍射特性。在高斯光束入射下，对相位连续变化型波带片光轴和焦平面上的太赫兹强度分布特性进行了模拟，分析了入射光束的束腰半径和束腰位置对衍射场的影响，并与平面波入射的情况进行了对比。数值结果显示，相位连续变化型波带片可以实现对高斯分布太赫兹波的聚焦。相位连续变化型波带片的衍射规律与薄透镜的聚焦规律相似。通过合理调整束腰与波带片之间的距离可以保证衍射效率在85%以上。与平面波相比，高斯光束入射下的焦点处中心场强较小，但衍射效率较高。

采用体布拉格光栅作为商用二极管激光阵列外腔,通过将每个单元发出的光反馈回相邻单元实现了外腔锁相。采用这种方法对发光单元宽度为100 μm、周期为200 μm,由49个单元构成的二极管阵列进行了外腔锁相实验,在远场获得了高光束质量、窄带宽的稳定输出。二极管激光阵列自由运转下功率为15 W,经外腔锁相后输出功率为3.67 W,对应光束远场发散角1.47 mrad,光谱的峰值半宽由1.7 nm压窄到0.17 nm。

根据热传导方程,对侧面泵浦复合薄片新结构的热效应进行了分析,求解出侧面泵浦薄片晶体内的温度、应力以及等效热焦距,模拟分析了晶体厚度,边界条件等对晶体热效应的影响。对比分析了同等条件下非复合晶体和复合晶体的温度、应力及热焦距。计算和数值模拟表明:同等条件下复合后晶体中心到边缘的温差、应力和非复合时相比减少了近25％,等效热焦距增大到非复合时的2倍左右,为进一步优化激光器设计,补偿热效应提供了依据,为提高激光输出的稳定性奠定了理论基础。

根据误差信号的频谱特性将MIMU(Micro Inertial Measurement Unit)误差信号分为长期误差和短期误差两类,分析了两类误差的来源和传统组合导航系统的降噪性能.利用Allan方差法对MIMU长期误差进行分析建模;针对短期误差的频谱特性,使用最优低通滤波器滤除高于运动特性频带上限的部分;通过小波阈值降噪方法减小混叠在运动特性频带中的短期误差.GPS/MIMU组合导航仿真结果表明,经过MIMU信号预处理的组合系统,在GPS信号有效时定位误差减小了20%,而当GPS信号丢失时,累积误差降低了近80%.

针对保偏光纤给出了利用双波长偏振干涉型传感器同时测量应变和温度的一般理论,并通过实验证明了这一理论的可行性。对30cm长的bow-tie型光纤的实验结果表明,在温度变化70℃,光纤长度变化500μm测量范围内,最大误差分别为±2.5℃和±8μm。由于这一传感器只利用了正交基模的偏振干涉,因此具有较好的稳定性。