基于湍流球泡折射的空间量子密钥分发性能分析

为了研究大气湍流对自由空间量子密钥分发的性能影响,将大气湍流建模为空间中随机分布的空气球泡,利用几何光学原理分析单光子在湍流球泡中的传播,定量计算了经过两次折射后由于偏振态变化造成的光子透射率比值k和误码率Ep的起伏,利用蒙特卡洛方法模拟了湍流折射率随机变化时二者的趋势;最后推导了经过湍流折射后的诱骗态空间量子密钥分发成码率公式并通过分析误码来源得到满足成码率需要的k值上限,建立偏振误码率与入射角和湍流折射率的关系并得到Ep的安全阈值.仿真结果表明当入射角在44.8°~76.5°,湍流折射率在1~1.33范围内可以满足误码率的上限约束.该研究为湍流条件下进行空间量子通信实验提供了理论参考.     

采用大口径投影光学系统监测远场散斑特征参数

大口径投影光学系统采用低成本、大口径菲涅耳透镜制作,可将远场散斑强度分布投影到CCD成像探测器上。通过CCD图像处理,能够对给定孔径上的接收功率、闪烁指数进行量化评估;在接收孔径足够大、保障散斑不会因为光束漂移效应而脱离菲涅耳透镜的条件下,该系统还可以对光束漂移和特征半径进行量化评估。同时讨论了CCD像元响应非均匀性误差及其影响、CCD辐照响应函数和图像几何投影系数的定标方法。实验表明,系统能够对激光大气传输过程中的远场散斑特征参数进行监测。特别对自由空间激光通信系统而言,可以为大气衰减和多种大气湍流效应综合作用下的中值电平慢衰落研究和检测阈值优化设计提供实验数据支撑。     

Transforming information from spin encoding to route encoding

Spin （polarization） is widely used in free-space optics, while in photouic integrated circuits （PICs）, infor- mation is usually encoded in optical route. So a practical way to connect these two encoding methods is necessary for information communication. In this letter, an encoding convertor is designed to connect spin encoding and route encoding. Finite element method is used to calculate the conversion efficiency and extinction ratio of the encoding convertor and the theoretical analyses are also given. Our protocol shows a friendly way to convert optical spin information to route information, which will promote the compatibility of free-space optics and PICs.     

自由空间光通信地面演示系统光束APT设计与实现

自由空间光通信将成为未来空基通信一种可行且诱人的通信手段。光束的捕获、对准和跟踪是自由空间光通信中必须解决的关键技术之一。本文对设计的自由空间光通信地面演示系统进行分析。详细论述演示系统的组成及功能，APT伺服系统的设计和演示实验的工作流程。最后给出实验测试结果。     

Theoretical Study of Quantum Bit Rate in Free-Space Quantum Cryptography

The quantum bit rate is an important operating parameter in free-space quantum key distribution. We introduce the measuring factor and the sifting factor, and present the expressions of the quantum bit rate based on the ideal single-photon sources and the single-photon sources with Poisson distribution. The quantum bit rate is studied in the numerical simulation for the laser links between a ground station and a satellite in a low earth orbit. The results show that it is feasible to implement quantum key distribution between a ground station and a satellite in a low earth orbit.     

基于SPGD算法的少模光纤耦合解复用系统动态湍流补偿仿真

在空间光通信系统中,激光在大气中传输时容易受湍流效应影响,且接收端往往使用模场半径极小的单模光纤进行空间光耦合,导致光纤耦合效率降低,影响通信系统性能.为了提高接收端光纤耦合效率,结合随机并行梯度下降(SPGD)算法和少模光纤耦合解复用系统对动态湍流所引起的波前相位畸变进行补偿校正,并实现了传输距离为5 km的空间光通信数值仿真.仿真结果表明:在不同的湍流强度和风速条件下,未经SPGD算法校正时,两模光纤的耦合效率比单模光纤提高了0.5 dB～1.5 dB,相对标准差降低了0.03～0.4;经过SPGD算法校正后,两模光纤的耦合效率比单模光纤提高了0.4 dB～2.2 dB,中强湍流下,相对标准差降低了0.1～0.2.因此在空间光通信中,采用少模光纤进行耦合接收比单模光纤具有更好的耦合效果,有利于提高通信系统稳定性.     

片面追求"一题多解"的背后

一题多解,是指对同一个题目从不同角度来审视,探求出不同的解决方案,它对开阔学生的视野,提高学生分析问题解决问题的能力,培养学生的创新意识和创新精神无疑是十分必要的,尤其是高三复习课不像讲授新课那样受教材内容的限制,在内容和方法上给师生提供了更为广阔的自由空间,因此一题多解在高三复习课的教学中倍受师生们亲睐,然而教师在教学过程中往往只注重了方法多样性的展示和挖掘,而忽视了一题多解的教学价值,这种刻意追求一题多解的背后隐藏着令人担忧的浮躁,更存在着对一题多解教学功能理解上的偏离,本文从两节高三教学案例出发,谈一谈本人在一题多解教学方面的几点思考.……     

稳定的低噪声自由空间量子密钥分配实验研究

基于量子密钥分配的基本原理,采用偏振短脉冲相干光源和双FM差分密钥分配的方案,进行了自由空间量子密钥分配的实验研究. 该方案具有噪声低,稳定性高,误码率低等优点,为空间量子保密通信提供了一个有意义的实施方案,具有一定的实用价值和学术意义. 关键词： 量子保密通信 量子密钥 自由空间 差分相位编码     

非傍轴矢量异常空心光束的传输特性

 将Cai提出的异常空心光束的理论模型推广到非傍轴范畴,推导出非傍轴矢量异常空心光束传输的解析表达式,用以研究它在自由空间中的传输特性。研究表明,异常空心光束在传输过程中光束形状会发生变化。与高斯光束不同,非傍轴异常空心光束傍轴近似成立条件依赖于传输距离,这与异常空心光束光强分布随传输距离的变化有关。非傍轴异常空心光束远场的光束质量可用桶中功率来描述,桶中功率随f参数(波长与束腰宽度的比值)的增大而减小。