量子光通信

量子光通信是以量子信息论和量子力学为理论基础的一种全光型通信，是正处于开发之中的现代光通信前沿．本文简明地介绍了量子光通信的基本概念与特征，阐明了在这种通信系统中一个光子可将无限的信息传递给无限个分支终端．量子光通信系统分为三个关键性部分，即亚泊松激光器、量子非破坏测量和光子计数器．本文对它们的工作原理、基本特性等分别作了介绍，指出了它们的现状和发展前景．     

偏振光量子随机源

报道了一种基于偏振光量子的随机效应产生的随机源，这种方法利用了单个偏振光子在偏振分束镜表现出来的量子随机性.用同步符合单光子检测技术，对衰减的偏振单光子源在偏振分束镜表现的随机性进行检测，利用计算机和数据采集卡，获得了二元随机码.利用国际通用的随机数检测程序(ENT)对直接获得的数据进行随机性分析，结果完全满足真随机数的标准.     

基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统

介绍了一种基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统。系统利用调制和解调传递一个正交方位,用电光晶体对偏振光进行调制,电光晶体的感生主轴方向构成发射部分的基准方位。接收部分利用Wollaston棱镜和光电转换器进行解调,由感生主轴构成的基准方位和Wollaston棱镜的两正交光轴之间的夹角信息反映了正交方位传递的精确性。     

调制偏振光及空间正交方位信息传递系统物理模型

受到调制的偏振光可作为方位信息的载体在空间传递，从而实现方位角度信息的传递和精密测量，这是偏振光的一个新的应用领域，在航空航天、地质测量、生物医药、军事等领域具有广泛的应用前景．文章首先介绍了调制偏振光的物理意义和空间正交方位信息传递系统的应用领域，然后介绍了利用调制偏振光进行空间正交方位信息传递系统的物理模型，并分析了一个具体实现方案．     

调制偏振光及空间正交方位信息传递系统物理模型

受到调制的偏振光可作为方位信息的载体在空间传递,从而实现方位角度信息的传递和精密测量,这是偏振光的一个新的应用领域,在航空航天、地质测量、生物医药、军事等领域具有广泛的应用前景.文章首先介绍了调制偏振光的物理意义和空间正交方位信息传递系统的应用领域,然后介绍了利用调制偏振光进行空间正交方位信息传递系统的物理模型,并分析了一个具体实现方案.     

海森堡模型中量子隐形传递的研究

通过对海森堡模型中量子热纠缠的研究,进而研究以海森堡热纠缠混合态为信道的量子隐形传递,计算出纠缠度和保真度,分析外界环境(温度、磁场等)对热纠缠及隐形传递的影响.     

基于光纤的量子椭圆偏振光测量装置

利用基于光纤的便携式偏振纠缠光子对源作为检测光源,搭建了使用单模光纤进行耦合的量子椭圆偏振光测量装置。实验测量了氧化层厚度为100nm的氧化膜硅片样品,通过将偏振纠缠光子对中的一路经由氧化膜硅片样品进行反射,然后借助双光子符合计数方法测量反射后的量子态,得到了样品的椭圆偏振参数。当入射到样品上的光子波长为1 558.17nm,入射角为30°时,通过三次实验所得的椭圆偏振参数(ψ,Δ)的平均值分别为40.23°和173.10°,标准差分别为0.046°和0.403°,测量结果的相对标准偏差小于1%,同时该结果与仿真模拟值相符。     

空间太阳望远镜偏振光测量技术

在空间天文望远镜上,由于需要用科学仪器采集太阳偏振图像,所以引出了对偏振光测量问题的研究。利用Stockes参数进行偏振光测量,可以使得原本需要对两个方向的振幅(a1,a2)和相位差进行测量的问题转化为对三个都是强度量纲的Stockes参数进行测量,这就使得测量和实现起来变得简单和容易多了。利用Stockes参数讨论了偏振光测量的原理和方法,并描述了它在空间天文望远镜(SST)中的实现方案。     

微管壁上量子信息的传递

微管管壁上的原丝纤维可以描述成各项异性的二维赝自旋模型,其最小重复单元是三角形状的。在这个模型中存在三种不同的“自旋-自旋”相互作用。而每一维上的自由电子可以看作是赝自旋模型。那么,微管壁上的量子信息传递就可以用Lylod提出的激光控制量子计算的模型来解释。Microtubule （MT） is described as an anisotropic two-dimensional pseudo-spin model on a triangular lattice, in which there are three different ＂spin-spin＂ interactions. The mobile electron in each lattice site is described based on the pseudo-spin model. Then, the processing of quantum information in the MT wall is presented by virtue of the scheme of driving quantum computer in sequence of laser pulse developed by Lloyd.     

空间目标材料偏振光学特性研究

基于二向反射模型,对碳纤维、渗碳膜、F46和OSR四种典型的空间目标样本的偏振光谱数据进行测量;通过测算样本Stokes参量获取样品多角度下的线偏振度与偏振角信息,并对其进行统计.结果表明,样本线偏振度和线偏振角的均值、方差之间存在较大差异,对比分析样本均值和方差之间的关系能有效提高目标的探测和识别性能,可以解决传统光谱技术上产生的"同物异谱"和"同谱异物"问题;所获取的偏振特性可为偏振遥感提供更多的光学信息.     

空间光通信中基本振动对误码率的影响分析

在探讨卫星振动对空间光通信系统误码率所产生的影响时，有必要分析不同振动类型的影响问题。为了使讨论简单，本文主要侧重对正弦振动进行分析。分析结果表明，当振动持续时间为整周期时，误码率仅为振幅的函数，此时误码率随振幅的增加迅速上升，而与振动频率无关；当振动持续时间为非整周期时，误码率随时间的增加而波动，波动的起伏逐渐减小，误码率趋于仅与振幅有关的常数。该项工作为今后研究卫星复杂振动对空间光通信的影响打下了基础，同时也为研究对卫星振动影响的补偿分析提供了有意义的参考     

空间光通信ATP系统的研究

自由空间光通信是以激光为载波,以大气为传输媒质的新型通信技术。捕获、跟踪、瞄准(ATP)子系统是自由空间光通信系统的关键技术之一。给出了空间光通信系统中ATP子系统的原理,对由共轴双检测法组成的ATP系统进行了研究,建立了共轴双检测ATP试验系统。结果表明采用共轴双检测ATP系统能够提高系统精度和稳定性,跟踪精度比复合控制ATP系统有了明显提高。     

空间光通信自适应编解码技术研究

空间光通信受到大气湍流影响的衰落时间可持续数毫秒,严重影响通信系统的可靠性。提出了一种适合于空间光通信的自适应编解码方案,并且给出了具体的实现方法。针对信道当前不同的状况,采取不同的编解码方案降低系统的误码率。并且采取阈值切换的方法,避免了由于信道状况在设计阈值周边波动时出现的编解码方案频繁切换的现象。经过MATLAB仿真,验证了该方案的可行性。     

空间量子密码通信

量子密码术是一门崛起的新兴技术，其传输的安全性基于量子力学的Heisenberg不确定原理。而其中空间量子密码通信以其近期迅猛的发展和广阔的前景备受瞩目。本文从量子密码术的基本原理出发，综合叙述了空间量子密码通信的发展和最新成果。     

卫星光通信系统中CCD器件的空间辐射特性研究

 为了提高卫星光通信系统中电荷耦合器件（CCD）空间抗辐射性能,分析了空间辐射环境对CCD器件造成的电离辐射效应和位移辐射效应。通过理论分析和数值模拟计算研究了不同辐射源、不同沟道类型以及不同偏置状态对CCD电荷转移效率（CTE）的影响,结果表明,空间辐射主要在暗电流密度和电荷转移效率两方面影响CCD器件的工作性能。卫星光通信系统中的CCD器件应该选择P沟道CCD,并且在系统不工作时尽量使其处于非偏置状态。     

非阿贝尔腔量子电动力学模型下偏振光场的影响

通过使用场正交算符,而不是传统的玻色算符,研究了非阿贝尔腔量子电动力学(QED)模型中原子和偏振光场的相互作用。讨论了初始双模偏振光场对于原子布居数反转以及偏振光场的压缩特性的影响。结果表明,原子布居数反转的演化不仅与偏振椭圆的相位角有关,也与偏振椭圆的椭率角有关;只有当偏振椭圆是右旋圆偏振光时,原子布居数反转随时间的演化基本不变,趋近于初始值0,而当偏振椭圆是左旋圆偏振光时,原子布居数反转随时间的演化呈现周期性的崩塌复苏变化。另外,当初始光场是左旋圆偏振光时,光场可以出现周期性的压缩;而当初始光场是右旋圆偏振光时,光场的压缩不会持续出现。     

量子点操控的光子探测和圆偏振光子发射

半导体量子点是研究光子与电子态相互作用的优选固态体系,并在光子探测和发射两个方向上展现出独特的技术机遇.其中基于量子点的共振隧穿结构被认为在单光子探测方面综合性能最佳,但受到光子数识别、工作温度两个关键性能的制约.利用腔模激子态外场耦合效应,有望获得圆偏振态可控的高频单光子发射.本文介绍作者提出的量子点耦合共振隧穿（QD-cRTD）的光子探测机理,利用量子点量子阱复合电子态的隧穿放大,将QD-cRTD光子探测的工作温度由液氦提高至液氮条件,光电响应的增益达到10⁷以上,并具备双光子识别能力;同时,由量子点能级的直接吸收,原型器件获得了近红外的光子响应.在量子点光子发射机理的研究方面,作者实现了量子点激子跃迁和微腔腔模共振耦合的磁场调控,在Purcell效应的作用下增强激子自旋态的自发辐射速率,从而增强量子点中左旋或右旋圆偏振光的发射强度,圆偏度达到90%以上,形成一种光子自旋可控发射的新途径.     

无线光通信中的增强型光空间调制

针对传统光空间调制传输速率低、激光器利用率不高等问题,提出了一种激活激光器数目可变的增强型光空间调制(EOSM)系统。通过每次激活一个或两个激光器的索引组合增大空间域映射,并结合脉冲位置调制(PPM)的特点来区分不同类的映射。详细介绍了空间域和信号域的映射规则,利用联合界技术推导出EOSM系统在弱湍流信道下的误码率的理论上界,并对EOSM系统与现有的三种光空间调制进行性能对比。结果表明:当激光器数和调制阶数固定时,EOSM系统的传输速率大于空间脉冲位置调制(SPPM)和空间脉冲幅度调制(SPAM)系统。当传输速率为6 bit/s、调制阶数为4时,EOSM系统的误码率与SPPM系统相近,但明显优于SPAM系统和广义空间脉冲位置调制(GSPPM)系统。当误码率为10~(-3)时,EOSM系统的信噪比比SPAM和GSPPM系统分别改善了约4.5 dB和1.2 dB。EOSM系统的计算复杂度比SPAM和GSPPM系统分别提高了17.78%和2.6%,比SPPM系统降低了70.2%。EOSM系统提高了激光器的利用率,大幅降低了系统的建设成本。     

空间光通信指令传输的抗干扰设计

设计一种用归零码及多重相关解调技术的传输方案，并给了所需的几种抗干扰单元电路，最后结合实验说明了此方案可提高不良环境下传输数据的置信率。