一、光纤损耗对光脉冲压缩态的影响（论文文献综述）
于超[1]（2021）在《全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制》文中研究说明正交频分复用系统（OFDM）因其子载波在频域可以相互交叠使其具有较高的频谱利用率,满足目前在有限带宽内实现高传输速率等需求。应用于各种场景中的OFDM技术在2010年后一直是无线通信与光通信的研究热点,其中全光OFDM系统是一种不需要高带宽数模转换器就可以产生频谱利用率极高且占据整个C波段的超信道传输系统,已成为光通信领域的研究热点之一。目前全光OFDM系统因两大主要问题限制其应用于商业光网络中,其一为重叠的子载波在使系统具有极高的频谱利用率的同时,也因为子载波频域间隔较小导致系统抗光学传输损伤能力尤其是抗色散与非线性效应的能力较低;其二是为了进行色散补偿以及降低非线性效应对全光OFDM系统的影响,全光OFDM系统中使用了较多的数字信号处理芯片导致系统成本与复杂度较高。因此如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤的能力以及降低系统的复杂度和传输成本成为了目前关于全光OFDM系统的研究热点。本文针对如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤能力、如何降低系统成本这两个问题,重点研究了色散、自相位调制、交叉相位调制和四波混频效应等光学传输损伤对全光OFDM系统传输质量的影响,提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案以及一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方案。这两种方案可以提高全光OFDM系统对色散以及非线性效应的鲁棒性,可以在某些应用场景中减少高速率数字信号处理芯片的使用,降低系统成本以及复杂度。本文的主要工作与创新点如下:1.建立了更加完善的全光OFDM系统传输模型,首次分析了走离、色散与非线性共同作用下光学传输损伤对系统传输质量的影响。在研究传统的光OFDM系统非线性传输模型的基础之上,提出了针对全光OFDM系统子载波间走离效应明显存在的情况下的非线性分析模型。使用改进过的迭代对称分步傅里叶法求解全光OFDM信号在光纤中传输时的非线性薛定谔方程。对子载波走离效应明显时,色散、非线性效应对系统造成的光学传输损伤进行了数值分析。仿真结果表明,色散是影响全光OFDM系统传输质量的主要因素,除色散外四波混频效应极大的限制了系统的传输性能。另外还对比了插入光循环前缀（CP）的全光OFDM系统与插入光保护间隔（GI）的全光OFDM系统的性能。通过仿真找到了系统在插入光CP或光GI之后,接收端sinc型滤波器的最佳接收带宽以及最佳采样点。仿真结果表明插入光CP与光GI都可以在一定程度上提高系统的传输质量,光CP对系统传输质量的提升较大。2.提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方法。在研究色散对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了通过修改控制子载波生成的滤波器的滤波函数从而提高全光OFDM系统抗色散的能力的方法。该方法通过使用高斯型滤波器取代sinc型滤波器并对子载波进行频域稀疏化,使受到色散影响后的系统整体误码率明显降低。仿真结果表明具有32个子载波、调制格式为QPSK的全光OFDM系统,在使用sinc型滤波器时经过60km传输之后误码率为8.545×10-2,将sinc型滤波器替换为高斯滤波器将子载波间距增大1.5倍之后,误码率为1.596×10-3。3.提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。在研究四波混频效应对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。该方法通过插入一定大小的光GI并将子载波进行分组与时延从而降低一部分四波混频效应产物的强度,同时将另外一部分四波混频效应产物作用于光GI之内,使之对每个符号周期内含有光信号的部分产生较小的影响。仿真验证了该方案能够降低四波混频效应对系统的影响,尤其是插入大小为0.33的光GI、相邻的两个子载波的时延差为三分之一个符号周期的全光OFDM系统,其误码率接近在仿真中不考虑四波混频效应的常规的全光OFDM系统的误码率,该方法很好的提高了全光OFDM系统对四波混频效应的鲁棒性,能更好的应对未来光网络中在有限的带宽内传输更大容量信息的需求。
黄彪[2]（2021）在《连续变量量子密钥分发系统的安全性研究》文中研究表明连续变量量子密钥分发（Continuous-variable quantum key distribution,CVQKD）系统可以在公共信道中建立安全共享密钥。其中,基于高斯调制相干态的CVQKD系统仅需使用标准的光学器件就可以实现量子信号的制备和探测,并且与现有的光通信网络兼容,因此具有十分广阔的应用前景。近年来,为了解决传统CVQKD系统因本振光传输而引发的各种安全漏洞问题,一种基于本地本振光（Local local-oscillator,LLO）的CVQKD系统方案被提出,并且其可行性得到了广泛的研究。该方案通过发送参考脉冲向接收端提供量子信号相位补偿所需的相位漂移信息,并且使用接收端本地产生的本振光对量子信号进行相干探测,于是可以避免因本振光传输而引发的安全漏洞问题。然而,实际系统因光学器件的不完美特性而存在各种噪声,如激光器相位噪声、调制器量化噪声和光子泄漏噪声等,这些噪声因素都会降低系统的安全性。特别地,当参考脉冲在线路中传输时,窃听者可以通过“截获-转发”攻击来控制参考脉冲的相位变化,从而改变量子信号的相位补偿噪声特性并引发潜在的安全漏洞问题。为了提高LLO-CVQKD系统的实际安全性,本文围绕相位补偿噪声特性变化带来的安全问题展开以下几个方面的研究:一、在信道漂移比较稳定的环境中,信道漂移的估计误差将改变相位补偿噪声的零均值特性并造成均值漂移现象,而传统的相位补偿噪声模型忽略了均值漂移的影响,于是存在安全界限估计过高的问题。为了提高安全界限评估的准确性,本文改进了相位补偿噪声模型,从理论上分析了均值漂移与安全界限的变化关系,从而得到更加准确的安全界限。研究结果表明,改进的相位补偿噪声模型能够准确描述均值漂移对安全界限的影响,从而有效提高安全界限评估的准确性。二、实际环境的复杂性将改变信道漂移的慢变特性,使现有的信道漂移估计算法产生较大的估计误差,从而增加量子信号的相位补偿噪声,降低系统安全性。为了减小信道漂移对系统安全性的影响,本文结合相位搜索算法与线性插值算法来提高信道漂移的估计精度,并采用自回归模型来预测信道漂移的变化,缩小搜索范围和提高搜索效率。实验结果表明,改进的信道漂移估计算法能够高效准确地跟踪信道漂移变化,有效提高相位补偿精度和系统安全性。三、窃听者通过放大参考脉冲的相位噪声可降低接收端对激光器参考相位的估计精度,从而增加量子信号的相位补偿噪声,降低系统安全性。为了抵御参考脉冲相位噪声放大攻击,本文利用激光器相位漂移的低阶相关特性,分别采用滑动块平均法、滑动多项式拟合法和矢量卡尔曼滤波算法来提高参考相位估计的准确性、稳定性和实时性,并从理论上分析了算法的均方误差特性和最优估计性能。实验结果表明,改进的参考相位估计算法能够有效抵御参考脉冲相位噪声放大攻击,提高系统的实际安全性。四、窃听者通过放大量子信号的相位噪声可以降低合法通信方之间的互信息,从而降低系统安全性。然而,由于量子信号过于微弱,且相位噪声与其他系统噪声难以区分,因此接收端难以直接抑制量子信号的相位噪声。对此,本文通过监测参考脉冲和量子信号的相位噪声水平来评估相位噪声放大攻击的强度,从而提高系统对相位噪声放大攻击的监测能力。研究结果表明,基于训练数据插入和基于训练数据随机选取的量子信号相位噪声监测算法可以有效监测相位噪声水平和攻击强度,提高系统对此类攻击的监测能力。
张戌艳[3]（2021）在《光学模数转换器关键技术研究》文中进行了进一步梳理宽带、高速、高精度模数转换器（Analog-to-Digital Convertor,ADC）在超宽带雷达系统、电子对抗、无线通信和宽带信号实时探测等领域有着极其重要的应用。传统电子ADC的采样速率已有较大的提升,但受集成材料特性的限制,其模拟带宽和时间抖动的性能都接近局限。光学ADC利用光学技术在超高速、超宽带、超低时间抖动方面的优势,有望同时实现高采样速率、大模拟带宽和高量化精度。本文围绕光学ADC存在的关键技术问题开展了理论和实验研究,并将光学ADC扩展应用于微波光子频率测量。主要研究内容如下:（1）针对如何有效提升光采样速率、增大模拟带宽,研究了一种基于无腔光源和光学下变频采样的光学ADC。利用强度调制器级联相位调制器和单模光纤的无谐振腔型结构产生时间抖动低、重复频率高且灵活可调的近似无啁啾超短光脉冲,并对输入宽带模拟信号进行光学下变频采样,随后利用低速电子ADC进行量化和编码。通过数值仿真和实验验证本方案的可行性,产生重复频率为3GHz的近似无啁啾超短光脉冲,并对40GHz微波信号进行光学模数转换。此外,将基于无腔光源的光学ADC应用于宽带高精度微波频率测量。三个重频和中心波长均不相同的无腔光源通过波分复用结构合成一路对待测微波信号进行下变频采样,将数字化获得的三组相互独立的中频信号进行频率恢复计算,最终实现宽带微波信号频率的高精度测量,并完成了实验验证。通过利用采样速率分别为2.99GS/s、3.07GS/s和3.10GS/s的三个光学ADC实现频率范围40GHz的无盲区测量,且测频误差、频谱分辨率分别达到±5k Hz和10k Hz。（2）针对如何有效增大光采样速率并避免光学采样和电学量化之间速率失配的关键问题,研究了一种基于无腔光源和并行多路时分交织电学量化技术的光学ADC。无腔光源输出的高重频、低时间抖动超短光脉冲先对宽带模拟信号进行下变频采样,再通过基于高速电光开关的时分解复用技术进行降速预处理,降速后的每一路光脉冲依次通过光电转换、抗混叠滤波以及低速电子ADC数字化获得下变频信号,最后在数字域内将多路并行信号时间交织拼接。对本方案进行数值仿真以及实验验证。实验中,无腔光源产生重频为8GHz、脉宽为5.7ps的超短光脉冲,并对40GHz模拟信号进行光学下变频采样,随后通过高速电光开关时分解复用为两路速率为4GS/s的光脉冲,最后经过量化编码、时间交织拼接后有效位数超过5.6bits。（3）为了充分发挥光学采样的优势,同时克服电学量化的速率限制,提出了两种基于孤子自频移和啁啾补偿的超快全光量化方案。借助反射环路,提出一种高精度全光量化方案,通过双向利用n段单模光纤和n段高非线性光纤,实现了单级孤子自频移以及（2n-1）级基于正负啁啾补偿的梳状光谱压缩。相比传统单向结构,本方案在简化系统结构的同时,大大提高了光谱压缩比和量化精度。该方案还进行了数值仿真和实验验证,证实了n=2的可行性。实验结果表明,在自频移范围1580.0-1672.2nm内,本方案实现了三级光谱压缩并获得6.2bits量化精度,比传统单向结构的高1.2bits。在此基础上,提出了一种基于Sagnac环的低基座全光量化方案,利用单模光纤以及一个由耦合比不为1的光耦合器和高非线性光纤构成的Sagnac环,依次通过反常群速度色散（Group-Velocity Dispersion,GVD）效应和功率相关滤波效应,窄化了单级梳状光谱压缩输出的脉冲光谱,同时避免因啁啾补偿不完整而产生的基座,提高系统量化精度和后续编码准确性。（4）针对基于啁啾补偿的光谱压缩方案中光纤组合固定且体积大的问题,提出了一种基于孤子自频移和时间相关滤波的超快全光量化方案。利用色散光纤的群速度色散效应将自频移后光脉冲的波长信息映射到时域,再利用非线性偏振旋转（Nonlinear Polarization Rotation,NPR）等效可饱和吸收体的功率相关滤波效应,使功率较低的脉冲前后沿（对应长、短波长成分）被大部分滤除、功率较高的脉冲中心（对应中心波长成分）近乎无损输出,实现时间相关滤波效果,窄化了自频移后脉冲光谱,从而提高系统量化精度。本方案还进行了数值仿真和实验验证。仿真结果表明本方案对色散光纤长度和色散符号均具有较强包容性,且在输入脉冲峰值功率或偏振控制器偏振状态变化的情况下仍能获得稳定光谱压缩效果。实验中,在100nm自频移范围内,压缩后光谱平均宽度约1.65nm,量化精度达到5.95bits,对比相同光纤结构的传统光谱压缩方案,量化精度提高了1.13bits。
王涛[4]（2020）在《实际光纤系统中的本地本振连续变量量子密钥分发研究》文中提出在信息化高度发达的当今社会,保障信息传输的安全性对于各个领域都至关重要。量子密钥分发协议因其理论安全性受到广泛关注,而基于相干态的连续变量量子密钥分发协议具有实际探测成本低,易集成化,易与经典光通信系统兼容等优势,成为量子密钥分发领域的重要研究方向之一。目前连续变量量子密钥分发协议在实际系统实现方面可采用随路本振方案和本地本振方案,后者具有排除本振光安全漏洞、易达到散粒噪声极限探测、系统结构简化等优点,近年来取得了快速发展。然而现阶段,该方案在实际系统中存在总体过噪声高导致实际性能受限、实际信道损伤导致密钥分发受阻、实际安全性问题并未完全解决等问题,阻碍了其实用化进程。本论文围绕实际光纤系统中的本地本振连续变量量子密钥分发展开,以光纤作为量子信号传输介质,对实际过噪声抑制、安全码率提升、载波恢复、偏振补偿和散粒噪声监控方案实际安全性进行研究和分析,推进本地本振系统实用化进程,并取得如下创新性成果:1.针对本地本振系统中量子信号在制备、传输和探测中总体过噪声高的问题,我们提出导频偏振复用方案抑制过噪声。该方案采用时分偏振复用技术隔离导频信号和量子信号降低串扰,并采用两套外差检测器分别探测两类信号降低量化噪声。通过构建通用噪声模型并从线宽容忍度等方面进行比较,展现该方案低过噪声特性。通过实验证实方案在实际光纤链路下过噪声能抑制到0.078,表明方案在15公里下具备554kbps密钥分发能力。该工作实现了过噪声抑制,为实际性能提升奠定基础。2.为了进一步提升本地本振系统的安全码率,我们提出了具备更高量子信号探测效率的零差检测导频偏振复用方案,并通过动态时延线调节波前达到时间以及二次相位补偿算法实现收发端高精度相位同步,同时对量子信号的调制方差等关键参数进行优化。最后利用分立器件搭建实验平台,证实了其在25公里标准单模光纤传输下可达3.14Mbps的安全码率。该工作相较于先前随路本振方案,其安全码率提升了3倍以上。3.针对本地本振系统中频率偏移和相位噪声造成量子信号在收发端相位无法同步的问题,我们针对同传协议和测量设备无关协议进行载波恢复研究。对于前者利用次方算法实现经典信号和量子信号的恢复,对于后者提出基于频域的频偏估计算法和基于互相关的相位估计算法实现相位同步。我们通过仿真验证方案可行性,并通过实验测试其在实际光纤链路下的载波恢复能力。该工作为协议在本地本振系统中实现铺平道路。4.针对实际光纤链路中随机双折射效应引起的量子信号偏振态动态偏离的问题,我们提出偏振补偿方案实现量子信号的恢复。该方案通过卡尔曼滤波算法估计量子信号偏振态的动态变化,进而实现量子信号和导频信号准确的偏振解复用。我们通过仿真分析该方案的偏振追踪能力和抗相位漂移能力,并通过实验表明该方案能够抵御1krad/s偏振旋转干扰,并具备20公里单模光纤下8.4kbps的密钥分发能力。该工作解决了量子信号偏振态动态偏离的问题,有助于实际系统长期自动化运行。5.针对散粒噪声监控在实际中不完美引入安全漏洞的问题,我们分析不完美对系统实际性能的影响进而弥补漏洞。我们计算在监控数据段长度有限和监控模块中器件参数有限的情况下的实际安全密钥界限,同时分析最优的监控段长度值以及器件参数范围。该工作保障了散粒噪声监控下实际系统的安全性,并指导了实际监控数据段长度和器件参数的选取。
罗天明[5]（2020）在《分布式光纤传感中的光纤非线性与脉冲峰值功率优化研究》文中研究表明分布式光纤传感是一种以光纤为载体的传感技术。传感系统中光纤既是获取信息的敏感元件,也是传输信息的通道。因此分布式光纤传感系统相较与传统电学传感器,具有分辨率高,误差小、抗电磁干扰性强等优点,而且可以长距离连续分布式地实时在线监测应变、温度、振动等物理参数。目前这项技术已经广泛地应用于轨道、桥梁和超高压输电线路等大型结构的监测领域,具有广阔的应用前景。在分布式光纤传感系统中,入射端脉冲功率越强,接收端的功率越强,信噪比越好,传感距离也就越远。但是受光纤中非线性效应的制约,尤其是自相位调制和受激布里渊散射,注入光纤的脉冲功率不能无限制增长。正是因为存在这类性能劣化因素,本文从实际应用的需要出发,针对自相位调制和受激布里渊散射造成的影响进行了相关的优化研究,力求寻找到合适的脉冲注入光功率,在尽可能通过增加脉冲功率提高系统信噪比的同时,又尽可能的避免非线性导致的性能劣化。本文主要的研究工作如下:1)设计了一种用于脉冲峰值功率优化研究的分布式光纤传感系统。利用超窄线宽激光器产生激光输入开关型半导体光放大器得到脉冲光,然后脉冲光输入可调谐掺饵光纤放大器产生不同的脉冲峰值功率,将其注入光纤中。通过该系统仔细测定传感光纤入射端和末端的脉冲光波形数据,以及散射光接收端的光谱数据,并用于研究光纤非线性。2)实验研究了自相位调制制约下的脉冲功率优化。首先进行了理论上的数值仿真,仿真标准单模光纤中不同功率的脉冲随距离的演化,并通过仿真给出了脉冲功率上限的经验性公式。其后搭建了用于研究脉冲功率优化的实验系统,获取了与自相位调制相关的实验数据。通过数据的分析与处理,得到了自相位调制下,脉冲功率上限的经验性公式。3)实验研究了受激布里渊散射制约下的脉冲功率优化。依据前文已构建的实验系统,采集散射光的光谱数据。然后对数据进行分析处理,总结出受激布里渊散射下,脉冲功率上限的经验性公式。另外,研究了受激布里渊散射抑制的情况,采用脉冲编码的方案,对比了脉冲编码和不编码时受激布里渊散射信号的具体情况。4)通过对两组脉冲功率上限经验性公式的分析研究,色散环境下自相位调制对脉冲峰值入射功率的限制更加明显,并估算出分布式光纤传感系统的最大脉冲发射功率。对于一个典型的25 km分布式光纤传感系统,脉冲峰值入射功率上限值估算约为1W。
郑异[6]（2020）在《实际连续变量量子密钥分发系统的安全性及性能研究》文中研究表明基于计算复杂度的经典密码在量子信息时代将不再安全,因此研究者们基于量子物理基本原理设计了理论上无条件安全的量子密码。特别地,量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）是量子密码领域中研究比较成熟的一个重要分支。基于一些基本假设,量子密钥分发在常见攻击下的理论安全性已经被充分证明。然而,实际量子密钥分发系统中却存在着一些违背安全性证明假设的非完美性。其中,一部分非完美性可能会打开安全漏洞,这个漏洞可以被窃听者利用来隐藏自己,进而可以成功地获取安全密钥信息,这是一种有效的量子黑客攻击策略。量子黑客攻击严重地破坏了系统的实际安全性。而另一部分非完美性则可能仅恶化系统的实际性能。因此,对实际安全性及实际性能问题进行研究可有效地加快量子密钥分发的商业化应用进程。目前,量子密钥分发可分为离散变量（Discrete Variable,DV）量子密钥分发和连续变量（Continuous Variable,CV）量子密钥分发。本文主要围绕基于高斯调制相干态（Gaussian-modulated Coherent States,GMCS）的连续变量量子密钥分发系统开展研究工作,探索了系统发射端中可能存在的实际安全性及实际性能问题,同时也研究了复杂通信环境下对量子黑客攻击的抵御。本文研究内容概括为:（1）研究了降低光衰减下GMCS CVQKD系统的实际安全性。在实际GMCS CVQKD系统中,光衰减器可能会由于有意或者无意的损坏而使其衰减性能恶化。基于降低光衰减对系统量子信道参数评估的影响分析,我们发现系统安全密钥率可能会被高估。因此,在实际系统中,降低光衰减可以为窃听者打开一个安全漏洞来成功地执行截取—重发攻击。为了关闭这个安全漏洞,我们在系统发射端口增添一个光保险丝,并同时设计了对光衰减器性能实时监控的方案。这些抵御方案可以使系统安全密钥率被准确地评估,因此这个潜在的量子黑客攻击可以被有效地抵御。（2）研究了激光播种攻击下标准单路GMCS CVQKD实际系统及测量设备无关GMCS CVQKD实际系统的安全性。特别地,窃听者可以向这两种系统光源模块中激光二极管的内部注入合适的光信号,来使光源制备的光信号强度增加。我们分析了激光播种攻击下量子信道参数的评估,研究结果表明这两种系统的安全密钥率均可能被高估。因此,激光播种攻击可以为窃听者打开一个安全漏洞来成功地窃取安全密钥信息。为了关闭这个安全漏洞,我们提出了实时监控方案来使这些系统的安全密钥率可以被精确地评估。分析结果表明提出的监控方案可以有效地抵御激光播种攻击。（3）研究了抵御复杂通信环境下实际GMCS CVQKD系统中本振光攻击的监控方案。为了保证系统的实际安全性,一个通用的监控方案被提出来抵御本振光攻击,这里量子信道透过率被视为一个与传输距离相关的固定值。然而,复杂的通信环境可能导致量子信道透过率是时变的。这个偏差可能会影响监控方案的有效性,因此我们首先建立了针对复杂通信环境下系统的本振光攻击模型,这里量子信道透过率被假设服从一个固定的分布。接着,基于建立的模型,求得了窃听者成功地隐藏自己时需对本振光信号强度扰动的最低界,这里我们考虑了复杂通信环境中可能被窃听者利用的所有噪声。同时,我们获得了用于抵御本振光攻击的最优监控条件。仿真分析表明提出的监控方案可以有效地抵御复杂通信环境下实际系统中的本振光攻击。随后,这个监控方案的有效性被一个量化的例子再次证明。特别地,这个监控方案可以被扩展用于抵御复杂通信环境下其它量子黑客攻击。（4）研究了非完美随机性GMCS CVQKD系统的实际性能。由于非完美高斯调制或者非完美随机数生成的影响,非完美随机态制备可能会存在于密钥分发的实际实现中。我们首先提出了针对实际GMCS CVQKD系统的弱随机性攻击模型来分析非完美随机性系统的实际性能,这里基于非随机态调制制备的信号被假设可以被窃听者控制。接着,我们基于提出的攻击模型分析了量子信道参数评估,并计算了相应的系统安全密钥率。仿真结果表明很弱的非完美随机性便可显着地降低系统的安全密钥率。因此,真随机数及理想高斯调制对实际GMCS CVQKD系统至关重要。（5）研究了非完美高斯调制GMCS CVQKD系统实际性能提升方案。非完美高斯调制可能会引入一个恶化系统性能的调制噪声。我们首先探索了调制噪声的不同来源、影响及监控评估方案。接着,我们讨论了系统实际性能分别基于非可信噪声模型及中立方模型的评估情况。分析表明中立方模型可合理地视为一个常用的噪声模型,建立合理的噪声模型可被动且有效地提升系统的实际性能。最后,我们提出了动态的自动偏置控制方案来主动地抑制源于强度调制器偏置点漂移的噪声。联合上述所有方案,非完美高斯调制系统的实际性能可得到显着提高。特别地,这些工作组成了一个完整的用于提升此类非完美性下系统实际性能的通用研究框架。
骆飞[7]（2020）在《高非线性色散平坦光纤结构设计及平坦光频梳的研究》文中研究指明光学频率梳在时域表现为时间间隔相等的飞秒脉冲序列;频域表现为一连串频率间隔相等,相位锁定,且拥有超宽光谱范围的单色谱线。光频梳在波分复用、微波光子信号处理、高精度测距、分子量子态精密控制、天文射频仪校准等多个领域有着广泛的应用前景。基于光频梳这些重要的应用价值,使得它已成为众多领域的研究热点。本文主要工作针对石英基高非线性光纤和硅酸铅高非线性光纤的结构进行优化设计和色散调控,并基于这两种光纤对1550nm波段可调谐重复频率、平坦光频梳的产生展开研究,具体内容如下:（1）对光脉冲在非线性光纤的不同色散区域由色散和非线性效应共同作用引起的脉冲演化和频谱展宽进行理论分析。运用分步傅里叶方法数值求解广义薛定谔方程,对光脉冲分别在高非线性光纤的较大正常色散区、近零正常色散区、近零反常色散区三个区域产生超连续谱进行MATLAB仿真,并对这三个区域产生的超连续谱特性进行比较,研究正常色散对光频率梳平坦度的影响。（2）对基于四包层结构的石英基近零正常色散平坦高非线性光纤进行优化设计。基于耦合模式理论和有限元法,利用COMSOL和MATLAB进行联合仿真,设计五包层型和芯子类抛物型两种结构,来解决四包层结构存在的制作容差较小,制作工艺要求高,可能会造成正负色散波动的问题。分别探究两种光纤结构中各包层宽度和折射率对色散和非线性系数的影响,从而设计出正常近零色散平坦高非线性光纤。同时对基于电光调制器的脉冲光源和正常近零色散平坦高非线性光纤的平坦光频梳进行仿真,并讨论了光频梳的时频域演化过程和相干性。（3）对采用Lead Silica材料SCHOTT SF57作为纤芯,SCHOTT LLF1作为包层的硅酸铅高非线性光纤进行优化设计。利用COMSOL和MATLAB进行联合仿真,选择合适的参数设计阶跃光纤,解决了石英基高非线性光纤的非线性系数γ值较小导致产生光频梳所需光纤长度较长的问题。分析了脉冲各类参数、色散和损耗等变化对基于硅酸铅高非线性光纤产生的平坦光频率梳的影响。最后对比分析了石英基光纤和硅酸铅基光纤两个不同平台产生平坦光频率梳的性能。
柴庚[8]（2020）在《自由空间连续变量量子密钥分发关键技术研究》文中提出量子密码学运用物理学的基本定律完成密钥的安全共享,其正朝着构建可扩展的、安全的量子网络的方向发展。其中,自由空间连续变量量子密钥分发是一种应用连续变量量子态在自由空间中实现密钥传输、并可以打破光纤量子信道传输路径限制的通信技术,从而成为实现远距离量子网络的一种重要方式。然而,自由空间量子信道中传输的量子态不可避免地受到大气衰减、大气湍流等效应的影响,导致系统性能降低。本文围绕自由空间连续变量量子密钥分发中的相关关键技术展开研究,旨在建立和完善自由空间系统在参数估计、过噪声抑制、保密增强等技术方面的研究,从而改善并提升系统性能。论文在自由空间连续变量量子密钥分发的理论研究方面取得了以下创新性研究成果:1.提出一种适用于自由空间连续变量量子密钥分发的参数估计方法,在此基础上进一步研究了传输波动对系统性能的影响。结果表明,该方法与物理模型相统一,且能有效抵抗纠缠-蒸馏攻击。因此,该方法的提出填补了实际自由空间连续变量量子密钥分发在参数估计研究的空白。2.传统参数估计中,存在密钥率与参数估计精度的权衡、以及数据交换可能引发的信息泄露等问题。因此,提出一种基于盲估计的自由空间连续变量量子密钥分发参数估计方法,通过仿真分析与实验验证,该方法不仅能有效地解决传统方法中的问题,还能进一步减弱保密增强对系统的影响,从而有效地提升系统性能。3.为了有效地抑制量子传输过程中信道波动所带来的过噪声,提出基于自适应光学的自由空间连续变量量子密钥分发方案。物理模型和光场模型两方面的分析表明所提方案能有效控制过噪声并提升系统性能,因此自适应光学技术的进一步发展和完善有可能打破信道波动过噪声带来的距离限制,为大规模的高性能量子网络的建设奠定基础。4.提出一种基于CV Bell测量实现量子保密增强的连续变量量子密钥分发协议。协议通过CV Bell检测在完成对量子信号测量的同时,实现保密增强,并在窃听者存在的情况下为合法通信方之间建立一种全新的关联关系。与传统协议相比,本协议显着降低了原始密钥变量在数据处理过程中的损失,从而提高系统性能。分析表明,该协议在理论上可以获得较高的密钥率和极远的传播距离,并表现出较好的噪声容忍度。因此,量子保密增强的应用为远距离、高性能的量子密钥分发的实现提供了一种可行的实现方式。
刘文元[9]（2020）在《远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究》文中研究说明近年来,高效安全的信息传输日益受到人们的关注。量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）作为量子信息的重要分支,利用光场量子态作为信息的载体,其安全性依赖于量子力学基本原理而非数学计算的复杂性,使得通信双方能够共享一组安全密钥。结合“一次一密”的加密方式,理论上双方传递的信息不可能被第三方所窃取。因此,量子密钥分发在军事、政务和金融等方面有着广泛的应用前景,受到研究人员的关注,成为量子信息的研究热点之一。量子密钥分发的主要技术路线包括离散变量和连续变量两大类。离散变量类协议发展较早,在实验室研究和实用化方面都取得了显着进展,但是在单光子探测方面存在技术难度较大,成本较高的问题。连续变量类协议发展相对较晚,其信息的载体不再是单光子的偏振或者相位,而是光场的正交分量,其中高斯调制相干态协议（GG02）,具有相干态光源容易制备,在中短距离上理论成码率高,探测端采用成本较低的平衡零拍探测器,与现有的光通信网络兼容性较好等特点,是目前最接近实用化的连续变量类协议。GG02协议从2002年提出至今,其理论上的无条件安全性已经被证明,相关的实验技术也获得快速突破,并开始从实验室环境走向外场测试环境。为了进一步推进连续变量量子密钥分发（CV-QKD）系统的实用化,需要考虑系统在不完美物理器件下的实际安全性,例如:非完美高斯调制对CV-QKD系统的影响机制及解决方案;另一个面临的问题是外场环境下的系统如何能够长期稳定运转,例如:实际外场环境下单模光纤双折射效应导致光场偏振态快速漂移对系统的影响,及相应的高速偏振控制技术;目前光纤损耗严重限制了QKD的传输距离,一个有效的解决方案是发展量子中继,其中一个重要的环节是解决通信波段和量子存储波段的高保真度频率变换。针对上述连续变量量子密钥分发面临的关键问题,本论文开展了相关的理论和实验研究,主要研究内容和创新点如下:（1）理论和实验上研究了相位调制器的半波电压、振幅调制器的消光电压和半波电压漂移对于连续变量量子密钥分发系统额外噪声和通道损耗的影响,在此基础上提出了精确校准振幅和相位调制器工作参数的方法,实现了高精度高斯调制相干态的制备,在传输距离为50 km光纤情况下,系统额外噪声可以控制在0.02以下,能够长期稳定运行。（2）理论和实验上分析并验证了偏振态变化对系统额外噪声和通道损耗的影响,提出了多步长模拟退火算法,自适应梯度算法,并在FPGA硬件上快速运行算法,结合积分型光信号探测器实现了脉冲光情况下的高速偏振锁定,在单次偏振随机扰动的情况下,控制偏振的平均时间为827μs;在连续偏振扰动的速率为314 rad/s的情况下,通过数据筛选去除不合格相位锁定点对应的高斯数据,实现系统安全密钥提取,有效解决了由于外场复杂环境导致的光场偏振态快速漂移对连续变量量子密钥分发系统的干扰问题。（3）实验上通过谐振增强的高效和频过程,将双色连续变量纠缠态光场（806nm&1518 nm）其中一束806 nm光场高效频率上转换到530 nm光场,光子-光子转换效率达到80%,实现了频率跨度达1.5倍频程的双色连续变量纠缠态（530 nm&1518 nm）的制备,实测的正交振幅差压缩1.7 dB,正交位相和压缩1.8 dB,满足连续变量纠缠态的不可分离判据。实验验证了在远程量子通信过程中,量子信息在本地存储波段和远程传输波段之间的高保真度转移,同时也为制备大频差的多色纠缠态光场提供了一种有效的途径。
于磊[10]（2020）在《宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究》文中研究表明微波光子技术以其高速宽带的优势在信号的产生、传输和处理等领域发挥了重要的作用。随着电子技术瓶颈的制约不断显现,微波光子技术正加速继承和革新电子技术的应用领域,以满足未来对多功能、一体化、智能化信号处理系统的需求。目前,微波光子技术正处于分立器件的系统架构设计到集成系统的功能演示的转变阶段,标准化的系统设计和集成工艺是实现微波光子系统实用化的必由之路。而对融合了射频、电子、光子等技术的微波光子链路和系统的理论模型分析和性能优化是推进微波光子技术发展的重要环节。然而,作为电子领域的继承者和开拓者,微波光子领域具有十分丰富的功能内涵,对其链路的理论分析和性能优化还需要结合具体的功能系统开展关键技术攻关,结合实验探究和演示验证,以实现理论研究和实际应用的迭代发展。本文围绕着宽带微波光子链路中的理论建模和若干关键技术展开研究,从微波光子基本链路的理论模型分析和微波光子功能系统设计优化中的关键技术两个层次探究了微波光子的技术优势。本文的主要研究内容包括:宽带微波光子链路基础物理模型研究、微波光子链路中脉冲光源影响和特性分析、微波光子链路中电光作用机理和特性分析、微波光子链路中全光作用机理和特性分析以及宽带微波光子系统设计优化和应用。本文具体的研究工作可以分为以下方面:（1）在对微波光子技术深入理解的基础上,抽象出微波光子链路的基本组成模块:电光转换、光域信号处理和光电转换。首先对组成微波光子链路的关键器件进行了物理模型的构建。进一步,对影响微波光子链路性能的关键参数进行了理论分析和数值仿真。为宽带微波光子系统架构优化和关键技术攻关提供理论基础。（2）针对脉冲光源在微波光子系统中广泛的应用需求,对基于脉冲光的微波光子链路开展理论分析,给出了链路中的关键参数的物理模型。进一步,结合实验提出了光子模数转换系统中的脉冲光源优化设计方法。通过理论分析指出光脉冲频谱纵模中的幅度和相位信息对最终量化结果的作用,提出了光脉冲对系统幅频特性影响的标定方法,同时给出了跨奈奎斯特采样区间的信号幅度波动参数,用以评估光子模数转换系统的带宽特性。此外,对光脉冲的频谱包络分布与对应的频谱纵模特性进行了数值仿真,为后续脉冲光源的优化设计提供了理论依据。（3）在对电光调制作用的物理机理研究的基础上,开展了电光调制器在不同功能系统中的应用研究。首先,针对光子模数转换系统中对高采样速率和量化精度的需求,对基于光开关的高速采样光脉冲的多通道并行化进行了理论分析和数值仿真。进一步,给出了电光调制器的光开关效应对系统解复用性能影响的品质因数,为系统系统优化提供了重要依据。在实验上,构建了基于双输入调制器的多通道解复用光子模数转换系统,验证了解复用品质因数对系统性能的作用。其次,研究了不同电光调制方式对光脉冲压缩反射测量系统性能的影响。通过分别对单边带调制和双边带调制进行理论分析,给出了两种调制方式下系统反射特性曲线的数学模型,指出了在双边带调制方式中存在的色散功率代价。在实验上对两种调制方式的探测性能进行了对比,通过优化反射回波信号的功率和噪声特性,最终实现了长距离探测条件下的高精度分辨。（4）对微波光子链路中全光作用机理开展了理论分析和实验探究。首先将微波光子链路分析理论与光学参量作用机理结合,给出了基于全光作用的微波光子链路的关键性能参数的物理模型。在此基础上,实验探究了电-光、光-光级联方式对微波光子系统性能的作用。其次,提出了基于光学参量采样的多通道信号处理方法,并通过设计多功能雷达接收系统对该方法进行了实验验证,实现X和Ku波段宽带信号的并行接收。（5）通过上述对微波光子链路的理论模型建立和关键技术攻关,形成对微波光子性能优化的研究基础,在此基础上开展对微波光子系统设计与开发的应用研究。实验上,以宽带高精度光子模数转换系统为例,进行了关键模块优化和原理样机开发。针对原理样机所采用的通道交织方案,分析了通道间的幅度和演示失配产生机理和对量化重构结果的影响,给出了针对实际应用的通道失配校正和补偿方法。进一步,将所研制的原理样机应用在雷达信号接收中,通过配置不同的交织通道数,实现了系统采样率的重构。最终通过对X和Ka波段4GHz雷达回波信号的的采集和处理,实现了对探测目标的高精度分辨。
二、光纤损耗对光脉冲压缩态的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光纤损耗对光脉冲压缩态的影响（论文提纲范文）
（1）全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统的研究背景 |
| 1.2 全光OFDM系统研究现状 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 全光OFDM系统原理及关键技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全光OFDM系统原理 |
| 2.3 全光OFDM系统关键技术 |
| 2.3.1 全光OFDM系统发射机相关技术 |
| 2.3.2 全光OFDM系统接收机相关技术 |
| 2.3.3 全光OFDM系统接收端的数字信号处理技术 |
| 2.4 全光OFDM系统在光纤传输中受到的光学传输损伤 |
| 2.4.1 衰减 |
| 2.4.2 色散 |
| 2.4.3 非线性损伤 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光纤中光学传输损伤对全光OFDM信号的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 全光OFDM信号传输模型 |
| 3.2.1 全光OFDM信号在光纤传输时的非线性耦合方程 |
| 3.2.2 求解非线性耦合方程的数值方法 |
| 3.3 全光OFDM仿真系统搭建 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 色散对系统传输质量的影响 |
| 3.4.2 非线性效应对系统传输质量的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 插入光CP的全光OFDM系统的最佳接收 |
| 4.2.1 光CP的插入方法 |
| 4.2.2 全光OFDM系统插入CP后的最佳采样点 |
| 4.2.3 插入CP前后系统抗色散能力的对比 |
| 4.3 高斯型滤波器对全光OFDM系统抗色散能力的提升 |
| 4.3.1 基于高斯型滤波器的全光OFDM系统 |
| 4.3.2 基于高斯型与sinc型滤波器的系统抗色散能力的对比 |
| 4.3.3 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 一种提高全光OFDM系统抗FWM效应能力的方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 插入GI的全光OFDM系统 |
| 5.2.1 全光OFDM系统插入GI方法 |
| 5.2.2 插入GI后的全光OFDM系统的最佳接收 |
| 5.3 通过对子载波进行分组时延从而提高系统抗FWM效应的能力 |
| 5.3.1 对插入GI的子载波分组时延从而降低FWM效应影响的原理 |
| 5.3.2 仿真系统的搭建与设计 |
| 5.3.3 仿真结果的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 未来相关工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1: 缩略词列表 |
| 附录2: 仿真程序的可靠性验证 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
（2）连续变量量子密钥分发系统的安全性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展动态 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础理论 |
| 2.1 量子光学基础 |
| 2.1.1 量子力学系统与量子态 |
| 2.1.2 量子化光场与相干态 |
| 2.2 量子信息论基础 |
| 2.2.1 香农信息论 |
| 2.2.2 量子信息论 |
| 2.3 高斯调制相干态协议 |
| 2.3.1 协议描述 |
| 2.3.2 探测原理 |
| 2.4 实际安全性研究理论 |
| 2.4.1 安全性评估原理 |
| 2.4.2 安全性分析理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 相位补偿噪声分析和模型改进 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统描述和噪声分析 |
| 3.2.1 系统工作原理 |
| 3.2.2 相位补偿噪声分析 |
| 3.3 相位补偿噪声模型改进 |
| 3.3.1 改进模型描述 |
| 3.3.2 安全界限理论分析 |
| 3.3.3 仿真实验和分析 |
| 3.4 改进模型的应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 时变慢漂移的相位补偿技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相位补偿方案描述 |
| 4.3 慢漂移估计与补偿 |
| 4.3.1 现有算法介绍 |
| 4.3.2 相位搜索算法 |
| 4.3.3 线性插值补偿 |
| 4.3.4 安全界限分析 |
| 4.4 性能仿真和分析 |
| 4.5 实验设计和验证 |
| 4.5.1 实验系统搭建 |
| 4.5.2 数据处理和分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 参考相位估计技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光器相位漂移模型 |
| 5.3 基于滑动窗口的相位估计算法 |
| 5.3.1 滑动块平均法 |
| 5.3.2 滑动多项式拟合 |
| 5.3.3 性能仿真和分析 |
| 5.3.4 小结 |
| 5.4 矢量卡尔曼滤波算法 |
| 5.4.1 信号模型改进 |
| 5.4.2 迭代算法描述 |
| 5.4.3 性能仿真和分析 |
| 5.4.4 小结 |
| 5.5 实验设计和验证 |
| 5.5.1 相位漂移测量实验 |
| 5.5.2 系统实验和分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 相位噪声攻击的监测技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 攻击原理和安全性分析 |
| 6.2.1 攻击原理 |
| 6.2.2 安全性分析 |
| 6.3 相位噪声攻击的监测方案 |
| 6.3.1 参考脉冲相位噪声监测 |
| 6.3.2 量子信号相位噪声监测 |
| 6.3.3 相位噪声攻击监测 |
| 6.4 仿真实验和分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.1.1 工作总结 |
| 7.1.2 主要贡献和创新点 |
| 7.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）光学模数转换器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光学模数转换器研究意义和现状 |
| 1.2.1 光学辅助型模数转换器 |
| 1.2.2 光采样电量化模数转换器 |
| 1.2.3 全光模数转换器 |
| 1.3 本论文的创新点和章节安排 |
| 第二章 光学模数转换理论基础 |
| 2.1 光采样电量化模数转换基本原理 |
| 2.1.1 光采样电量化模数转换的工作原理 |
| 2.1.2 光采样电量化模数转换的性能参数 |
| 2.2 全光模数转换基本原理 |
| 2.2.1 基于孤子自频移的超快全光量化工作原理 |
| 2.2.2 广义非线性薛定谔方程以及分步傅里叶算法 |
| 2.2.3 基于孤子自频移的超快全光量化性能参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于无腔光源的光采样模数转换技术研究 |
| 3.1 基于无腔光源的光采样电量化模数转换技术 |
| 3.1.1 技术方案及工作原理 |
| 3.1.2 仿真结果及分析 |
| 3.1.3 实验结果及分析 |
| 3.2 基于光采样电量化模数转换器的微波测频技术 |
| 3.2.1 技术方案及工作原理 |
| 3.2.2 实验结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于并行多路时分交织的高速光采样模数转换技术研究 |
| 4.1 技术方案及工作原理 |
| 4.1.1 近似无啁啾超短光脉冲的产生 |
| 4.1.2 并行多路时分交织的电学量化技术 |
| 4.1.3 多通道数据时域重组 |
| 4.2 仿真结果及分析 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于孤子自频移和啁啾补偿的超快全光量化技术研究 |
| 5.1 基于啁啾补偿的脉冲压缩技术 |
| 5.1.1 技术方案及工作原理 |
| 5.1.2 仿真结果及分析 |
| 5.2 基于反射环路的高精度全光量化技术 |
| 5.2.1 技术方案及工作原理 |
| 5.2.2 仿真结果及分析 |
| 5.2.3 实验结果及分析 |
| 5.3 基于Sagnac环的低基座全光量化技术 |
| 5.3.1 技术方案及工作原理 |
| 5.3.2 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于孤子自频移和时间相关滤波的超快全光量化技术研究 |
| 6.1 技术方案及工作原理 |
| 6.2 仿真结果及分析 |
| 6.3 实验结果及分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）实际光纤系统中的本地本振连续变量量子密钥分发研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要缩略词对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发概述 |
| 1.2 连续变量量子密钥分发介绍 |
| 1.2.1 基于相干态CVQKD协议研究进展 |
| 1.2.2 基于相干态CVQKD实验研究进展 |
| 1.2.3 随路本振方案与本地本振方案实用化分析 |
| 1.3 论文的主要工作和章节安排 |
| 第二章 本地本振连续变量量子密钥分发基础 |
| 2.1 量子光学基础 |
| 2.1.1 光场量子化 |
| 2.1.2 高斯态 |
| 2.1.3 高斯操作 |
| 2.1.4 相干检测 |
| 2.2 信息论基础 |
| 2.2.1 经典信息论 |
| 2.2.2 量子信息论 |
| 2.3 连续变量量子密钥分发协议基础 |
| 2.3.1 GMCS-CVQKD协议 |
| 2.3.2 DMCS-CVQKD协议 |
| 2.3.3 CV-MDI-QKD协议 |
| 2.4 本地本振方案实现基础 |
| 2.4.1 本地本振方案实际系统模型 |
| 2.4.2 本地本振方案相干检测原理 |
| 2.4.3 本地本振方案实际问题及影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 本地本振连续变量量子密钥分发过噪声抑制研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 总体方案介绍 |
| 3.2.1 已有本地本振方案 |
| 3.2.2 导频偏振复用方案 |
| 3.3 本地本振噪声模型 |
| 3.3.1 相位噪声 |
| 3.3.2 调制噪声 |
| 3.3.3 光子泄漏噪声 |
| 3.3.4 量化噪声 |
| 3.4 性能仿真分析 |
| 3.4.1 过噪声分析 |
| 3.4.2 密钥率分析 |
| 3.5 原理实验验证 |
| 3.5.1 实验设计 |
| 3.5.2 相位噪声测试 |
| 3.5.3 过噪声测试 |
| 3.5.4 密钥率评估 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 本地本振连续变量量子密钥分发高码率研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 总体方案介绍 |
| 4.2.1 光路设计 |
| 4.2.2 信号采集和处理方案 |
| 4.3 参数设定分析 |
| 4.3.1 过噪声模型 |
| 4.3.2 最优调制方差分析 |
| 4.3.3 导频信号强度分析 |
| 4.3.4 散粒噪声与电噪声比值分析 |
| 4.4 原理实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 本地本振连续变量量子密钥分发载波恢复研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 SQCC协议载波恢复研究 |
| 5.2.1 本地本振SQCC实际实现 |
| 5.2.2 SQCC载波恢复方案 |
| 5.2.3 SQCC协议噪声分析 |
| 5.2.4 SQCC协议性能分析 |
| 5.3 CV-MDI-QKD协议载波恢复研究 |
| 5.3.1 本地本振CV-MDI-QKD实际实现 |
| 5.3.2 CV-MDI-QKD载波恢复方案 |
| 5.3.3 CV-MDI-QKD协议性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 本地本振连续变量量子密钥分发偏振补偿研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 总体方案介绍 |
| 6.2.1 CVQKD光路方案 |
| 6.2.2 卡尔曼滤波偏振补偿方案 |
| 6.2.3 二次相位补偿方案 |
| 6.3 性能仿真分析 |
| 6.3.1 过程模拟 |
| 6.3.2 偏振追踪分析 |
| 6.3.3 相位漂移分析 |
| 6.4 原理实验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 散粒噪声监控下连续变量量子密钥分发性能分析 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 实时散粒噪声监控方案介绍 |
| 7.3 监控数据段长度分析 |
| 7.3.1 实时监控下的参数评估过程 |
| 7.3.2 最优监控数据段长度分析 |
| 7.4 监控器件实际参数分析 |
| 7.4.1 插入损耗影响分析 |
| 7.4.2 消光比影响分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间学术成果目录 |
（5）分布式光纤传感中的光纤非线性与脉冲峰值功率优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 分布式光纤传感概述 |
| 1.2 分布式光纤传感技术 |
| 1.2.1 基于布里渊散射的分布式光纤传感 |
| 1.2.2 基于瑞利散射的分布式光纤传感 |
| 1.3 本文的主要内容和创新之处 |
| 1.3.1 主要内容 |
| 1.3.2 本文创新点 |
| 第二章 光纤非线性效应 |
| 2.1 非线性效应导论 |
| 2.1.1 光纤的特性 |
| 2.1.2 非线性传输方程 |
| 2.2 自相位调制 |
| 2.2.1 SPM导致频谱展宽 |
| 2.2.2 群速度色散的影响 |
| 2.3 受激布里渊散射 |
| 2.3.1 SBS物理过程 |
| 2.3.2 布里渊增益 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 自相位调制制约下的脉冲功率优化 |
| 3.1 脉冲传输仿真 |
| 3.1.1 仿真原理 |
| 3.1.2 仿真结果 |
| 3.2 自相位调制实验 |
| 3.3 自相位调制的实验结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 受激布里渊散射制约下的脉冲功率优化 |
| 4.1 受激布里渊散射实验 |
| 4.1.1 实验原理 |
| 4.1.2 实验结果及分析 |
| 4.2 脉冲编码实验 |
| 4.3 脉冲编码实验的结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（6）实际连续变量量子密钥分发系统的安全性及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 密码学简介 |
| 1.1.1 经典密码学 |
| 1.1.2 量子密码 |
| 1.2 连续变量量子密钥分发协议及理论安全性研究进展 |
| 1.3 连续变量量子密钥分发实际系统的安全性及性能研究进展 |
| 1.4 论文安排及主要研究工作 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发概述 |
| 2.1 相关基础知识 |
| 2.1.1 量子光学理论 |
| 2.1.2 量子信息理论 |
| 2.2 连续变量量子密钥分发理论概述 |
| 2.2.1 连续变量量子密钥分发协议及特点 |
| 2.2.2 连续变量量子密钥分发理论安全性 |
| 2.3 连续变量量子密钥分发实际系统的安全性及性能 |
| 2.3.1 发射端 |
| 2.3.2 接收端 |
| 2.3.3 数据处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 降低光衰减下CVQKD系统的实际安全性 |
| 3.1 针对光衰减器的攻击方案 |
| 3.2 实际安全性分析 |
| 3.2.1 降低光衰减下的参数估计 |
| 3.2.2 降低光衰减下的理论安全密钥率 |
| 3.3 防御方案 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 激光播种攻击下CVQKD实际系统的安全性 |
| 4.1 激光播种攻击方案 |
| 4.2 标准单路CVQKD系统在攻击下的安全性 |
| 4.3 CV-MDI-QKD系统在攻击下的安全性 |
| 4.3.1 攻击下的参数估计 |
| 4.3.2 攻击下的理论安全密钥率 |
| 4.4 抵御策略 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 复杂通信环境中CVQKD系统对本振光攻击的防御 |
| 5.1 复杂通信环境中的CVQKD系统 |
| 5.1.1 本振光攻击模型 |
| 5.1.2 复杂通信环境下的参数估计 |
| 5.2 复杂通信环境下本振光攻击方案 |
| 5.2.1 CVQKD系统固有过噪声 |
| 5.2.2 经典窃听引入的过噪声 |
| 5.2.3 窃听隐藏条件 |
| 5.3 防御方案 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 弱随机性CVQKD系统的实际性能 |
| 6.1 弱随机性CVQKD模型 |
| 6.2 弱随机性CVQKD的参数估计 |
| 6.3 弱随机性CVQKD的理论安全密钥率 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 非完美高斯调制CVQKD系统实际性能提升 |
| 7.1 非完美高斯调制CVQKD |
| 7.1.1 非完美高斯调制理论分析 |
| 7.1.2 非完美高斯调制影响 |
| 7.2 非完美高斯调制监控 |
| 7.3 系统性能被动提升方案 |
| 7.4 系统性能主动提升方案 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 作者简介 |
（7）高非线性色散平坦光纤结构设计及平坦光频梳的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 光频梳的研究背景及概述 |
| 1.2 光频梳的实现方案与研究现状 |
| 1.2.1 基于锁模激光器产生方案 |
| 1.2.2 基于克尔微腔光梳产生方案 |
| 1.2.3 基于电光调制器产生方案 |
| 1.2.4 基于非线性效应产生方案 |
| 1.3 本论文的主要研究内容 |
| 2 光频梳产生的理论基础 |
| 2.1 光纤传输中的色散特性和非线性效应 |
| 2.1.1 群速度色散 |
| 2.1.2 自相位调制 |
| 2.1.3 交叉相位调制 |
| 2.1.4 四波混频 |
| 2.2 光脉冲传输理论 |
| 2.2.1 脉冲基本传输方程 |
| 2.2.2 广义非线性薛定谔方程 |
| 2.3 光学频率梳产生分析 |
| 2.3.1 正常色散非线性光纤产生光频梳 |
| 2.3.2 反常色散非线性光纤产生光频梳 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于石英基高非线性光纤优化设计及光频梳产生 |
| 3.1 基于石英基高非线性多包层结构优化设计 |
| 3.2 基于石英基五包层高非线性光纤特性分析 |
| 3.2.1 各包层折射率对光纤特性的影响 |
| 3.2.2 各包层宽度对光纤特性的影响 |
| 3.3 基于石英基类抛物型高非线性光纤特性分析 |
| 3.3.1 各包层折射率对光纤特性的影响 |
| 3.3.2 各包层宽度对光纤特性的影响 |
| 3.4 基于石英基抛物型高非线性光纤产生光频梳 |
| 3.4.1 光频梳产生方案 |
| 3.4.2 电光调制产生脉冲源方案优化设计 |
| 3.4.3 平坦光频梳产生的时频域演化过程 |
| 3.4.4 光频梳的相干性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于LEAD SILICA硅酸铅高非线性光纤优化设计及光频梳产生 |
| 4.1 基于LEAD SILICA硅酸铅材料的高非线性光纤结构优化设计 |
| 4.2 基于LEAD SILICA硅酸铅材料高非线性光纤产生光频梳 |
| 4.2.1 平坦光频梳的时频域演化过程 |
| 4.2.2 光频梳的相干性 |
| 4.3 光频梳性能分析 |
| 4.3.1 脉冲峰值功率对光频梳的影响 |
| 4.3.2 脉冲形状对光频梳的影响 |
| 4.3.3 传输长度对光频梳的影响 |
| 4.3.4 脉冲宽度对光频梳的影响 |
| 4.4 不同材料光纤产生光频梳比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）自由空间连续变量量子密钥分发关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 主要缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 密钥学简述 |
| 1.2 量子密钥分发 |
| 1.3 自由空间量子密钥分发进展 |
| 1.4 论文简述与章节安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础 |
| 2.1 量子力学基础 |
| 2.2 量子光学基础 |
| 2.2.1 单模光场量子化 |
| 2.2.2 高斯态与高斯操作 |
| 2.2.3 高斯测量 |
| 2.3 信息论基础 |
| 2.3.1 香农熵 |
| 2.3.2 冯?诺依曼熵 |
| 2.4 连续变量量子密钥分发协议 |
| 2.4.1 GMCS CVQKD协议 |
| 2.4.2 理论安全性 |
| 2.4.3 实际安全性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 自由空间量子信道 |
| 3.1 量子信道概述 |
| 3.2 自由空间量子信道 |
| 3.2.1 大气衰减信道 |
| 3.2.2 大气湍流信道 |
| 3.2.3 椭圆光束模型 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 自由空间连续变量量子密钥分发参数估计研究 |
| 4.1 自由空间连续变量量子密钥分发 |
| 4.2 参数估计 |
| 4.3 自由空间CVQKD参数估计方法 |
| 4.3.1 大气衰减信道下的参数估计 |
| 4.3.2 大气湍流信道下的参数估计 |
| 4.4 系统性能分析 |
| 4.4.1 密钥率分析 |
| 4.4.2 安全性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 自由空间连续变量量子密钥分发盲估计研究 |
| 5.1 信道估计 |
| 5.2 自由空间CVQKD盲估计方法 |
| 5.3 系统性能分析 |
| 5.3.1 密钥率分析 |
| 5.3.2 安全性分析 |
| 5.4 实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于自适应光学的自由空间连续变量量子密钥分发的过噪声抑制研究 |
| 6.1 过噪声抑制 |
| 6.2 基于AO的自由空间CVQKD物理模型 |
| 6.2.1 传播畸变 |
| 6.2.2 自适应光学补偿与校正 |
| 6.2.3 过噪声抑制 |
| 6.3 系统性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 基于量子保密增强的连续变量量子密钥分发研究 |
| 7.1 保密增强 |
| 7.2 基于量子保密增强的CVQKD |
| 7.2.1 基于量子保密增强的CVQKD协议 |
| 7.2.2 密钥率分析 |
| 7.3 系统性能分析 |
| 7.3.1 安全性分析 |
| 7.3.2 仿真分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 本文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 作者简介 |
（9）远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发发展现状 |
| 1.2 论文内容安排 |
| 第二章 连续变量量子密钥分发基础知识 |
| 2.1 量子光学基本理论 |
| 2.1.1 电磁场量子化 |
| 2.1.2 量子不确定性原理 |
| 2.1.3 量子不可克隆定理 |
| 2.1.4 光子数态 |
| 2.1.5 相干态 |
| 2.1.6 相空间中的相干态 |
| 2.2 信息论基础 |
| 2.2.1 Shannon熵及其应用 |
| 2.2.2 互信息量及其应用 |
| 2.2.3 冯诺依曼熵及其特性 |
| 2.2.4 Holevo边界 |
| 2.3 基于高斯调制的连续变量量子密钥分发方案 |
| 2.3.1 理论安全性分析 |
| 2.3.2 实际安全性分析 |
| 2.4 连续变量量子密钥分发的关键器件和关键技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 不完美高斯调制对连续变量量子密钥分发系统的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 不完美高斯调制对系统参数估计的影响 |
| 3.2.1 不完美的振幅和相位调制 |
| 3.2.2 信道参数的评估 |
| 3.2.3 系统安全密钥速率的估计 |
| 3.3 调制器工作参数对系统的影响及校准方法 |
| 3.3.1 调制器工作参数 |
| 3.3.2 调制器工作参数的精确校准 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 偏振变化对连续变量量子密钥分发系统的影响机制及高速偏振控制的实现 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 偏振的基础知识 |
| 4.3 偏振控制器 |
| 4.4 偏振控制研究现状 |
| 4.5 积分型光探测器 |
| 4.6 FPGA硬件 |
| 4.7 偏振态变化对系统关键参数的影响机制 |
| 4.8 连续变量量子密钥分发系统的偏振控制单元 |
| 4.9 模拟退火算法 |
| 4.9.1 多步长模拟退火算法 |
| 4.9.2 算法效果的测试 |
| 4.10 自适应梯度算法 |
| 4.11 梯度算法的测量结果 |
| 4.12 连续变量量子密钥分发系统的高速偏振控制实验实现 |
| 4.13 本章小结 |
| 第五章 连续变量纠缠态光场高保真度量子频率变换实验研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 量子态频率上转换的理论基础 |
| 5.3 纠缠态量子频率上转换的实验实现 |
| 5.3.1 频率上转换的实验装置 |
| 5.3.2 实验结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简介及联系方式 |
（10）宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微波光子技术的基本内涵与原理 |
| 1.3 微波光子技术的发展现状 |
| 1.3.1 宽带微波光子技术的发展 |
| 1.3.2 单元器件设计与开发简介 |
| 1.3.3 功能系统设计与应用简介 |
| 1.4 研究目标与研究思路 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容与研究思路 |
| 1.5 本文结构和内容安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 宽带微波光子链路的物理建模和数值分析 |
| 2.1 宽带微波光子链路的基本模型 |
| 2.1.1 链路基本架构 |
| 2.1.2 关键器件理论模型 |
| 2.1.3 噪声特性分析 |
| 2.2 宽带微波光子链路的关键参数分析 |
| 2.2.1 性能参数理论模型 |
| 2.2.2 性能参数数值仿真 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 宽带微波光子链路中的脉冲光源影响和特性分析 |
| 3.1 基于脉冲光源的宽带微波光子链路理论模型 |
| 3.2 宽带高速光子模数转换系统中的脉冲光源优化与实验验证 |
| 3.2.1 脉冲光的采样工作机理研究 |
| 3.2.2 光采样脉冲的优化设计与实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 宽带微波光子链路中的电光作用机理和特性分析 |
| 4.1 光子模数转换系统中的电光开关解复用性能研究 |
| 4.1.1 解复用理论分析 |
| 4.1.2 系统设计与实验 |
| 4.2 光脉冲压缩反射测量系统中电光调制性能研究 |
| 4.2.1 电光调制理论分析 |
| 4.2.2 系统设计与实验 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 宽带微波光子链路中的全光作用机理和特性分析 |
| 5.1 基于光学参量作用的宽带微波光子链路性能理论模型 |
| 5.1.1 光学参量作用的基本理论分析 |
| 5.1.2 电-光/光-光级联链路性能的实验研究 |
| 5.2 雷达接收系统设计与实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 宽带微波光子链路优化在系统设计与开发中的应用 |
| 6.1 面向宽带雷达接收的光子模数转换系统通道失配分析与补偿 |
| 6.1.1 样机架构设计 |
| 6.1.2 通道失配与补偿 |
| 6.2 宽带雷达系统信号接收实验 |
| 6.3 宽带微波光子系统设计与开发过程 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及专利 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
四、光纤损耗对光脉冲压缩态的影响（论文参考文献）
- [1]全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制[D]. 于超. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]连续变量量子密钥分发系统的安全性研究[D]. 黄彪. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]光学模数转换器关键技术研究[D]. 张戌艳. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]实际光纤系统中的本地本振连续变量量子密钥分发研究[D]. 王涛. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]分布式光纤传感中的光纤非线性与脉冲峰值功率优化研究[D]. 罗天明. 暨南大学, 2020(08)
- [6]实际连续变量量子密钥分发系统的安全性及性能研究[D]. 郑异. 西北大学, 2020(01)
- [7]高非线性色散平坦光纤结构设计及平坦光频梳的研究[D]. 骆飞. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]自由空间连续变量量子密钥分发关键技术研究[D]. 柴庚. 西北大学, 2020(01)
- [9]远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究[D]. 刘文元. 山西大学, 2020(12)
- [10]宽带微波光子链路的理论建模和若干关键技术研究[D]. 于磊. 上海交通大学, 2020(01)