1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
2 东北大学 计算机科学与工程学院，沈阳 110819
针对下一代无源光网络安全性不足的问题，文章提出了一种基于MD5信息摘要算法校验的电光混合加密方案。方案中采用Baker置乱算法和256 bit高级加密标准（AES）加密算法对图片数据进行加密，并结合低密度奇偶校验码（LDPC）纠错和MD5校验对加密图片数据进行纠错编码以及一致性校验。为进一步保证密钥和MD5摘要分发的安全性，方案中还采用超结构光纤布拉格光栅（SSFBG）对两者进行编码，使两者隐匿在系统噪声以下。仿真结果表明，经过SSFBG编码后，编码信号功率低至-50 dBm，可以达到数据在光纤信道上隐匿传输的效果。并且由于方案中加入了对接收数据的MD5校验，使得因恶意接入攻击造成的信息改变无法进行AES解码，在提升安全性的同时又节约了中央处理器（CPU）资源。最后，误码率曲线分析结果表明，加入LDPC纠错后，接收机灵敏度得到有效降低。
混合加密 MD5算法 高级加密标准加密 超结构光纤布拉格光栅 mixed encryption MD5 algorithm AES encryption SSFBG
1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
2 东北大学 计算机科学与工程学院, 沈阳 110819
针对目前光网络物理层面临的窃听安全问题, 文章提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)和超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)新的混合光加密方案。方案中采用简并四波混频(FWM)效应对用户信息进行加解密, 并采用光编码技术对密钥信息进行编解码, 编码的同时实现了密钥信号的隐匿传输。通过对比信道中传输的加密信号波形和原始发送信号波形衡量系统的安全性, 并通过系统接收端误码率来衡量系统的有效性。仿真结果表明, 使用了文章所提新的混合光加密方案后, 用户数据信息的频率和相位发生扰乱, 编码后的密钥信号光功率低至-34.4 dBm, 因此窃听信道既无法得到有效数据信息, 也检测不到密钥信号, 从而实现了正交相移键控(QPSK)信号的安全传输。
光加密 光编码 隐匿传输 高非线性光纤 超结构光纤布拉格光栅 optical encryption optical coding hidden transmission HNLF SSFBG
解放军理工大学 通信工程学院,江苏 南京 210007
光源与编解码器的匹配关系是光码分多址(OCDMA)系统设计的重要内容。提出了时域相位编解码器的半边带应用问题,即:等效相移超结构光纤光栅(EPS-SSFBG)编解码器反射谱的半边带已包含了编解码器结构的所有信息,光源只需要覆盖半边带就能完成编解码功能。仿真分析了光源脉宽与编解码器反射谱的对应关系对编解码性能的影响,仿真结果验证了半边带应用的可行性。在应用等效相移光栅编解码器的实验中验证了半边带应用的编解码性能,实验结果与半边带应用的理论规律相符。
光通信 光码分多址 超结构光纤布拉格光栅 半边带
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
稳定性高、低成本的窄脉冲光源、高性能编解码器和具有旁瓣/噪声抑制功能的接收机是光码分多址系统实用化的3个关键模块。实验中利用增益开关脉冲光源和63 chip等效相移超结构布拉格光纤光栅相位编解码器的半边带应用, 判决门限调整与宽带判决相结合的接收机实现了双用户、2.5 Gb/s 100 km传输。实验中测量了误码率与判决时刻和判决门限的关系曲线, 系统在10 ps的判决时刻容限内和17%的幅度判决容限内实现了无误码传输。
光通信 光码分多址 超结构光纤布拉格光栅 等效相移
1 北京大学信息科学技术学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 北京 100871
2 大连理工大学电子与信息工程学院, 辽宁 大连 116024
详细给出了采用传输矩阵法(TMM)分析的基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的相位编/解码器的理论,提出了设计方法。以长度为127切普(chip)的二相位和四相位编/解码对为例,对设计结果进行了仿真验证,通过与文献中的结果对比,进一步说明了分析方法和设计方法的正确性。仿真还比较了四相位码的A族序列和二相位码的Gold序列对光栅写入精度的灵敏度,发现在相同码长条件下,四相位码对光栅相移制作控制精度的要求要高于二相位码。
光通信 光码分多址 相移超结构光纤布拉格光栅 时间相位编/解码器 传输矩阵法
北京邮电大学 电子工程学院 光通信与光波技术教育部重点实验室,北京 100876
研究了基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的光码分多址(OCDMA)编/解码器的结构及实现双极性编/解码的原理。利用传输矩阵法仿真了器件的相关特性,推导了因光栅周期不同而导致的编/解码器之间布拉格波长偏差对器件相关特性的影响。结果表明,随着码字长度的增加,器件的相关特性得到改善;但是当保持码片间隔不变而增加码字长度时,编/解码器的相关特性对布拉格波长偏差更加敏感,对于长度为31的Gold序列,当码片间隔为6 ps,布拉格波长为1.555μm时,布拉格波长偏差<0.02 nm方可得到编/解码器之间良好的相关特性;这表明同一码字可以在不同的布拉格波长下重复使用,此特性有望用于波分复用(WDM)型OCDMA系统中。
光通信 光码分多址 超结构光纤布拉格光栅 编/解码器相关特性 optical communication Optical Code Division Multiple Access(OCDMA) Superstructure Fiber Bragg Grating(SSFBG) encoder/decoder correlation property
1 南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学电子与信息工程学院, 江苏 南京 210044
介绍了光码分多址(OCDMA)系统和常用的几种编/解码器(E/D)。研究了基于光纤延时线(OFDL)和基于光纤布拉格光栅(FBGs)的可调谐编/解码器,讨论了两种基于光纤延时线的可调方案,对它们的结构和性能进行了分析。讨论了基于光纤布拉格光栅(FBGs)的编/解码器,介绍了光纤布拉格光栅编/解码器的原理和利用压电陶瓷(PZT)调谐光纤布拉格光栅的参数选择。给出了一种基于光纤布拉格光栅阵列的可调谐二维编/解码器结构,并分析了它的主要优点。介绍了基于超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的二进制相移键控(BPSK)编/解码器和可调谐四进制相移键控(QPSK)超结构光纤布拉格光栅编/解码器的构造方法,探讨了光码分多址系统编/解码器的发展前景。
光码分多址 编/解码器 可调谐 光纤延时线 光纤布拉格光栅 超结构光纤布拉格光栅
解放军理工大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
稳定的窄脉冲光源、高性能编解码器和具有旁瓣/噪声抑制功能的接收机是光码分多址(OCDMA)系统设计实现的3个关键模块。实验中利用增益开关脉冲光源,63位等效相移超结构布拉格光栅(EPS-SSFBG)相位编解码器和接收机门限调整技术实现了2.5 Gbit/s 60 km传输并得到了相应的误码曲线,系统在误码率(BER)等于10-9时的灵敏度为-22.5 dBm。实验结果表明,等效相移超结构布拉格光栅编解码器兼具高性能和可实现性,可用于实用化的光码分多址系统,而综合利用光域和电域的手段抑制旁瓣和噪声的影响是提高系统性能的重要手段。
光通信 光码分多址 超结构光纤布拉格光栅 等效相移
1 三峡大学理学院, 湖北 宜昌 443002
2 武汉光电国家实验室(筹), 湖北 武汉 430074
实验验证了基于超连续谱(SC)和超结构光纤光栅(SSFBG)的波分复用/光码分复用(WDM/OCDM)混合系统, 超结构光纤光栅实现了对超连续谱光源的双波段同时相位编解码。由于波分复用/光码分复用系统中信道间干涉和噪声的影响, 解码输出脉冲的信号波形出现劣化, 自相关曲线旁瓣明显增大, 自相关峰展宽至8.2 ps。在非线性放大环镜(NALM)的阈值判决作用下, 解码输出脉冲的信号波形质量有了明显的改善, 自相关峰宽度压缩至4.8 ps, 较好地抑制了自相关曲线的旁瓣和噪声。实验中非线性放大环镜的输入信号峰值功率约为8 mW。
光通信 光码分复用 超连续谱 超结构光纤布拉格光栅 非线性放大环镜
1 三峡大学理学院, 宜昌 443002
2 武汉光电国家实验室(筹), 武汉 430074
成功演示了码片速率高达280 Gchip/s的全光编解码,编解码光栅是采用“等效相移”方法制作而成的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)。考虑和分析了信道间干涉,实验验证了40 Gb/s×2的光码分复用(OCDM)信号复用。引入非线性光学环镜(NOLM))来抑制信道间干涉,利用非线性光学环镜的非线性开关特性将解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.8 ps,并同时有效的减小了干扰噪声,进而提高系统性能。理论计算和实验结果表明了采用超结构光纤布拉格光栅和非线性光学环镜实现高效编解码的可行性。高速的全光编解码可以应用于点到点的光码分复用系统以及光标签交换网络。
光通信 光码分复用 全光编解码 超结构光纤布拉格光栅 非线性光学环镜
