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超短拉盖尔-高斯脉冲光束在海洋湍流中传播的轨道角动量模式概率分布
摘要： 通过引入海洋湍流中脉冲光束的轨道角动量（OAM）本征函数和双频互相干函数，我们建立了超短拉盖尔-高斯脉冲光束在海洋湍流中传播时OAM模式的接收概率分布。结果表明：单位质量流体动能耗散率越高、内尺度越大、温度与盐度对折射率谱贡献比越小或平均平方温度耗散率越低时，脉冲半高全宽持续时间越短；脉冲持续时间对OAM量子数依赖性较弱。此外，OAM量子数越小且传输距离越长会导致脉冲延迟越小。该研究结果将有助于光学海洋通信与遥感中的涡旋脉冲光束应用。
关键词： 脉冲、涡旋光束、海洋湍流、轨道角动量、光通信
更新于2025-09-23 02:26:45
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采用直接调制垂直腔面发射激光器的高容量光城域网中啁啾的影响
摘要： 直接调制的长波长垂直腔面发射激光器（VCSEL）被考虑用于实现可分片带宽/比特率可变收发器，以支持大容量传输（每波长高于50 Gb/s）的城域系统，其特点是成本、功耗和占用空间更低。分析了采用不同设计（高带宽极短腔和带微机电系统（MEMS）顶镜的宽调谐）的InP VCSEL在离散多音（DMT）直接调制结合25-GHz波长选择开关（WSS）滤波情况下的频率啁啾影响。评估了双侧和单侧带DMT调制的最大传输容量随网状城域网络中交叉节点数量的变化，并将基于VCSEL的发射器性能与使用外部电吸收调制器的情况进行比较。最后，讨论了基于接收光信噪比（OSNR）和光纤跨段长度的最大传输距离。结果表明，即使在存在5个交叉WSS的情况下，直接调制的长波长VCSEL也可用于实现针对每偏振50-Gb/s容量的可分片带宽/比特率可变发射器，适用于由相干检测支持的多跨段掺铒光纤放大（EDFA）城域链路中数百公里距离的传输。
关键词： 光通信、垂直腔面发射激光器、离散多音调制、城域网、直接调制
更新于2025-09-23 21:20:04
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通过融合光通信与设备间手持视频传输实现密钥安全分发
摘要： 密钥分发是对称密码学日益关注的问题。当前大多数密钥分发机制都基于互联网和广域网，这些网络存在安全隐患。为解决这一问题，研究者提出了采用迪菲-赫尔曼（DH）和RSA（李维斯特-萨莫尔-阿德曼）等综合稳健的加密算法。但这些方案存在局限性——自量子计算技术问世以来，DH和RSA算法就持续面临威胁。因此需要新的解决思路。 本文提出一种基于现代智能相机卷帘快门效应的高速光学相机通信（OCC）密钥安全传输新方法。该方案通过发光二极管（LED）按照特定编码模式以特定序列和频率闪烁来传输密钥，接收端利用配套图像处理应用程序将光信号解码为比特串。这种光学介质能确保密钥传输不可被窃听。实验验证了采用基础无线光通信实现密钥分发的可行性，无需搭建昂贵复杂的固定设施。该方法具有移动性、随时可用性，仅需简单连接即可运行。结果表明该方案切实可行、稳健高效且易于实施。
关键词： 对称与不对称加密、加密密钥、光通信、安全密钥分发
更新于2025-09-19 17:13:59
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非高斯大气湍流与纠缠态轨道角动量在光通信中的应用
摘要： 我们将单光子通信在湍流大气中的探测概率理论推广至纠缠情形，并推导出探测概率的解析表达式。研究表明，纠缠情形下的旋转场关联无法简单地从非纠缠情形直接推广得到。通过以轨道角动量（OAM）纠缠拉盖尔-高斯（LG）光束为例进行说明，我们探究了非柯尔莫哥洛夫大气湍流对双光子探测概率与单光子探测概率的影响。OAM LG光束的纠缠特性对可靠探测概率具有积极贡献。研究还分析了探测过程中最大串扰概率的变化情况，该变化呈现与串扰量子数的非线性依赖关系。
关键词： 大气湍流、轨道角动量、纠缠、光通信
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用Belinfante动量来获取波导内光的偏振态
摘要： 当前的高速光通信系统采用硅光子学等平台的光子电路。在这些系统中，由于偏振模色散和光子电路构建模块产生的非线性现象等因素，光的偏振态会发生漂移。随着这些构建?？榈母丛有?、数量和种类不断增加，对原位偏振测定策略的需求也日益增长。我们在此展示，贝林凡特动量向波导倏逝场中粒子的转移，与该波导内光偏振态存在一种非平凡的依赖关系。令人惊讶的是，我们发现横向力的最大值和最小值并非由对应于庞加莱球北极和南极的圆偏振光产生。相反，由于散射光的TE和TM分量之间存在相位差，这些最大值会沿该球的大圆发生偏移。这一效应能够明确重建波导内光的局部偏振态。重要的是，该技术仅需与场的倏逝尾场相互作用，从而提供了一种对光子芯片内偏振进行探测的微创方法。
关键词： 波导、庞加莱球、贝林凡特动量、倏逝场、光通信、光子芯片、横电与横磁分量、硅光子学、偏振态
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于MEMS镜的微小卫星光转发器激光指向控制系统设计
摘要： 光通信技术被视为未来卫星通信的重要突破。东北大学一直在为微型卫星研发可调波束角小型光学转发器（ASOTA）。ASOTA的设计理念是小型化与低功耗?？占涔馔ㄐ判枰愿呔冉す庵赶虻孛嬲?，本研究阐述了基于MEMS镜的精瞄机构（FPM）的开发。相比双轴万向节机构，MEMS镜因体积更小、功耗更低而适用于微型卫星。FPM是由MEMS镜和四象限探测器组成的反馈控制系统，文中描述了各器件的特性与数学模型，并总结了采用简易光学系统的FPM数值仿真与地面评估结果。
关键词： 光通信、激光跟踪、微机电系统反射镜、闭环控制、微卫星
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019器件研究会议(DRC) - 美国密歇根州安娜堡(2019.6.23-2019.6.26)] 2019年器件研究会议(DRC) - 生长于V形槽硅衬底砷化镓上的InAs/InGaAs量子点光电探测器缺陷表征
摘要： 我们展示了一种全光ROADM方案的实验实现，用于在光OFDM超信道中路由单个子信道。通过干涉测量技术，我们在包含十个光聚合子信道的信号中实现了单个子信道的提取、分插和添加，从而验证了光节点所需的不同功能。我们提出的方案支持一个完全灵活的节点，兼容未来每秒太比特级的超信道传输。
关键词： 光通信，全光节点，全光正交频分复用，干涉仪，灵活光网络，子载波复用
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第21届透明光网络国际会议(ICTON) - 法国昂热(2019.7.9-2019.7.13)] 2019年第21届透明光网络国际会议(ICTON) - 单频蓝激光的应用
摘要： 氮化镓（GaN）光源正日益成为现代社会的重要组成部分，如今已成为照明基础设施、通信系统及量子应用等领域的关键器件。特别是许多应用已从LED转向激光二极管，以利用更高功率、更宽带宽和更长的传输距离。激光通信系统已相当成熟，但在某些应用中，选择单一发射波长的能力极为重要，例如量子原子钟或滤波通信系统。分布式反?。―FB）激光器已实现单波长发射，其光栅结构刻蚀在脊形波导的侧壁上?？⒄饫嗉す馄鞯闹饕怯糜谠又又械睦胱永淙?，但其用于光通信的可行性也在探索中。窄线宽激光器备受青睐，本文将探讨如何实现这一目标。在直接调制、未滤波的系统中也实现了超过1 Gbit/s的数据速率。这些器件适用于波分复用和滤波光通信系统，本文将进一步分析相关应用。
关键词： 氮化镓、光学原子钟、光通信、分布反馈激光器
更新于2025-09-19 17:13:59
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与太阳能电池集成的光学透明天线阵列
摘要： 我们展示了一种全光ROADM方案的实验实现，用于在全光OFDM超信道中路由单个子信道。通过干涉测量技术，我们在包含十个光学聚合子信道的信号中实现了单个子信道的提取、分插和添加，从而验证了光节点所需的不同功能。我们提出的方案能够实现一个完全灵活的节点，兼容未来每秒太比特级的超信道传输。
关键词： 干涉仪、光通信、全光正交频分复用、全光节点、灵活光网络、子载波复用
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE国际空间光学系统与应用会议(ICSOS) - 美国俄勒冈州波特兰市 (2019.10.14-2019.10.16)] 2019年IEEE国际空间光学系统与应用会议(ICSOS) - 高光子效率光通信的实时光子计数接收机
摘要： 我们提出了一种基于超导纳米线单光子探测器（SNSPD）和现场可编程门阵列（FPGA）实时处理的可扩展光子计数地面接收机设计方案，适用于空间对地弱光链路应用场景（如猎户座EM-2光学通信演示任务[1]）及未来深空探测或低发射功率任务。该接收机设计用于接收符合《空间数据系统咨询委员会光学通信编码与同步红皮书》标准[3]的串行级联脉冲位置调制（SCPPM）波形[2]。通过并行配置多路独立光纤耦合、探测效率达80%的商业化SNSPD，该系统可实现最高528Mbps的数据速率。为高效实现从望远镜到可扩展探测器阵列的光纤耦合（该阵列可根据望远镜孔径尺寸和探测器数量灵活调整），我们采用单模光纤（SMF）光子灯笼或少模光纤（FMF）光子灯笼[4]。本文概述了接收机系统设计、光子灯笼特性、SNSPD性能及系统级测试结果，证实单SNSPD即可实现40Mbps接收速率，并探讨了向更高数据速率扩展的方案。
关键词： 少模光纤、超导纳米线、光通信、单光子探测器
更新于2025-09-19 17:13:59