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
杭州电子科技大学 通信工程学院，杭州 310018
针对光混沌保密通信中信息同步条件苛刻的问题，提出一种基于光混沌的双向通信系统。首先，通过半导体激光器（SL）发出的2束激光与部分半透明光学反射镜进行耦合，产生混沌动力，并根据SL的延迟速率方程，设置2个SL的内部参数产生同步的混沌载波；然后，通过监测两端信息的同步误差，并与接收端信息比较，得到解密信息。仿真分析了系统的同步性、信息解密过程、鲁棒性。仿真结果表明，该系统能实现同步通信，恢复出保密信息，鲁棒性较好。
光混沌 同步通信 保密通信 半导体激光器 延迟光速率方程 optical chaos, synchronous communication, secure c
光子学报
2023, 52(11): 1106004
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
1 桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室，广西 桂林 541004
2 中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004
光混沌信号受限于光纤中的色散和非线性效应，难以实现远距离同步。同时，由于光注入混沌同步采用纯光域信号处理，无法与现有通信系统中的电域非线性补偿融合。因此，从非线性薛定谔方程出发，提出色散管理与基于光域的非线性管理相融合的技术方案，实现激光混沌远距离同步。然后，详细研究了不同传输距离、不同注入强度下的同步和传输特性。结果表明，在传输距离为1000 km、注入强度为0.5 mW情况下，系统能够实现信息速率为1 Gb/s的保密通信，同步载波相关系数能够达到0.97以上。
光通信 光混沌同步 非线性补偿 光域补偿 远距离传输 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706004
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A circular-sided square microcavity laser etched a central hole has achieved chaos operation with a bandwidth of 20.8 GHz without external optical feedback or injection, in which the intensity probability distribution of a chaotic signal with a two-peak pattern was observed. Based on the self-chaotic microlaser, physical random numbers at 400 Gb/s were generated by extracting the four least significant bits without other complex post-processing methods. The solitary chaos laser and minimal post-processing have predicted a simpler and low-cost on-chip random number generator in the future.
microcavity laser self-chaos physical random number generation Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 061901
Author Affiliations
Abstract
1 Taiyuan University of Technology, Ministry of Education, Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Taiyuan, China
2 Taiyuan University of Technology, College of Physics, Taiyuan, China
3 Shanxi-Zheda Institute of Advanced Materials and Chemical Engineering, Taiyuan, China
We propose and experimentally demonstrate a long-range chaotic Brillouin optical correlation domain analysis by employing an optimized time-gated scheme and differential denoising configuration, where the number of effective resolving points largely increases to more than one million. The deterioration of the chaotic Brillouin gain spectrum (BGS) and limitation of sensing range owing to the intrinsic noise structure, resulting from the time delay signature (TDS) and nonzero background of chaotic laser, is theoretically analyzed. The optimized time-gated scheme with a higher extinction ratio is used to eliminate the TDS-induced impact. The signal-to-background ratio of the measured BGS is enhanced by the differential denoising scheme to furthest remove the accumulated nonzero noise floor along the fiber, and the pure chaotic BGS is ulteriorly obtained by the Lorentz fit. Ultimately, distributed strain sensing along a 27.54-km fiber with a 2.69-cm spatial resolution is experimentally demonstrated, and the number of effective resolving points is more than 1,020,000.
chaos distributed fiber sensing stimulated Brillouin scattering long-range sensing Advanced Photonics Nexus
2023, 2(3): 036011
