Quantum communication for satellite-to-ground networks with partially entangled states

To realize practical wide-area quantum communication,a satellite-to-ground network with partially entangled states is developed in this paper.For efficiency and security reasons,the existing method of quantum communication in distributed wireless quantum networks with partially entangled states cannot be applied directly to the proposed quantum network.Based on this point,an efficient and secure quantum communication scheme with partially entangled states is presented.In our scheme,the source node performs teleportation only after an end-to-end entangled state has been established by entanglement swapping with partially entangled states.Thus,the security of quantum communication is guaranteed.The destination node recovers the transmitted quantum bit with the help of an auxiliary quantum bit and specially defined unitary matrices.Detailed calculations and simulation analyses show that the probability of successfully transferring a quantum bit in the presented scheme is high.In addition,the auxiliary quantum bit provides a heralded mechanism for successful communication.Based on the critical components that are presented in this article an efficient,secure,and practical wide-area quantum communication can be achieved.     

化学知识三重表征的话语意义探析*

基于科学哲学和语言学理论,强调化学学科中的三重表征的话语意义,旨在帮助学生将头脑中的三重表征思维用语言科学地表达出来并进行社会性交往。在明确三重表征与话语的关系的基础上,借助于相关教学片段,对三重表征的话语意义(语法学、语义学和语用学意义)进行探析,将宏观微观符号表征中各自的语言内部联系以及彼此间的话语表达关系解构出来,从而全面提升学生在建构、关联及转换表征过程中的交往效率。最后针对相关教学问题,提出了3条教学策略。     

Remote Actuation of a Light-Emitting Device Based on Magnetic Stirring and Wireless Electrochemistry

We propose a straightforward access to a rotating light-emitting device powered by wireless electrochemistry. A magnetic stirrer is used to rotate a light-emitting diode (LED) due to the intrinsic magnetic properties of the tips that contain iron. At the same time, the LED is submitted to an electric field and acts as a bipolar electrode. The electrochemical processes that are coupled on both extremities of the LED drive an electron flow across the device, resulting in light emission. The variation of the LED alignment in time enables an alternating light emission that is directly controlled by the rotation rate. The stirring also enables a continuous mixing of the electrolyte that improves the stability of the output signal. Finally, the LED brightness can readily reveal a change of chemical composition in the electrolyte solution.     

体相位全息光栅式波分复用器的研究

利用体相位全息光栅的优良特性,研制光栅式密集型波分复用器(DWDM)。准直后的信道波长通过体相位全息光栅两次衍射,在焦面上实现信道波长的分复用。阐述了体相位全息光栅的独特结构特点,给出了体相位全息光栅式密集型光波分复用器件的原理图,计算出各个信道的位置及间隔,用Zemax仿真出设计模型。相比于薄膜滤光片式器件而言,具有许多独特的优良特性,能够实现更密集更多信道数量的分复用。     

无线光通信中脉冲位置调制信号误码率的蒙特卡罗仿真

分析了在无线光通信链路中对激光脉冲应用脉冲位置调制的误码率,介绍了蒙特卡罗仿真方法的基本思想及其处理概率问题的方法步骤,并用蒙特卡罗仿真方法得到了脉冲位置调制信号的误码率.仿真结果表明,脉冲位置调制信号的误码率随入射光强的增大而减小,可用雪崩光电二极管对其进行探测以得到良好的接收性能.这对探讨脉冲位置调制光通信链路的系统特性和无线光通信接收系统的设计具有一定的参考价值.     

差分相移键控色散管理孤子多扰动系统的相位抖动

差分相移键控(DPSK)调制方式和色散管理孤子传输方式的结合能抵制噪声和非线性损伤,在高速(40 Gbit/s以上)多信道系统中具有突出的优点。采用变分法分析了多波长信道的放大自发辐射(ASE)噪声、信号间的非线性串扰(ISI)等多种扰动因素引起差分相移键控色散管理孤子系统的均方根相位抖动,给出了扰动的作用区域以及各扰动的大小。研究发现,放大自发辐射引起的抖动与传输距离成三次方的关系,而交叉相位调制(XPM)引起的抖动与距离近似成线性关系。通过优化选择色散管理图强度范围1.5~3.5,各种扰动得到了抑制,而以放大自发辐射扰动抑制为最大,此时要远低于交叉相位调制引起的抖动,然后分别是交叉相位调制-放大自发辐射扰动和交叉相位调制,从而波分复用系统主要来自于增加信道数这一客观限制。     

自启动的非归零/归零码和光电时钟信号发生器及码型转换

采用双波长注入一包含伪随机码发生器与相位调制器的光电振荡器可以同时得到非归零(NRZ)码,归零(RZ)码以及光,电时钟信号输出。该方案使用了光域耦合的双环路结构,在不增加有源器件的条件下实现边模抑制。相位调制器用于反馈调制并同时实现占空比可调的非归零码到归零码的转换。双波长的注入排除了编码信号在振荡器中引入的非时钟频率成分。实验给出了10 Gb/s工作速率下的结果,得到了抖动为637 fs的光信号输出。转换得到的归零码信号占空比约为33%。输出电时钟信号的相位噪声在频偏10 kHz处为-109 dBc/Hz,边模抑制比为58 dB。     

基于高阶累计量的大气光通信自适应信号处理

针对强湍流信道下信号衰落的特点,分析了对数正态分布模型与K分布模型的适用范围.基于K分布模型建立大气光通信接收信号模型,并给出了自适应最优门限检测方法.采用四阶和六阶累计量对强湍流信道参量进行估计,采用二阶累计量对其它高斯噪音进行估计,得到K分布参量及高斯噪音统计量的预测值,实现自适应门限更新.基于Monte Calro算法进行仿真,给出了门限更新算法对通信系统误码率的影响,同时分析了信号采样率对估计参量偏差的影响.计算表明,在强湍流情况下,大气光通信系统的误码率性能得到极大的改善,优于基于MLSD检测的接收机.     

碲基掺铒光纤放大器对于渐变输入信号的瞬态响应

为了抑制输出信号功率的瞬态波动,提出了调理脉冲信号边沿变化方式的思想.通过有限差分法数值模拟四能级模型下的粒子数速率-光功率传输方程组,理论研究了宽带碲基掺铒光纤放大器(Erbium-doped Tellurite-based Fiber Amplifier,EDTFA)对于低频脉冲输入信号的瞬态响应.研究表明,相比具有阶跃上升沿的方波脉冲,选择一个合适的渐变上升沿脉冲信号可以有效地抑制EDTFA输出端信号功率的瞬时上冲幅度.在多信道系统中,选择渐变的信道功率上传和下载方式,可以延缓其余信道输出功率的瞬态响应速度,从而为后续增益箍制技术的实施提供了便利.     

用于WDM光网络的一种低串扰无损耗光开关矩阵

提出了一种低串扰无损耗的光开关矩阵.该结构是在扩展Benes（DB）结构的基础上通过改进得到的称为改进的扩展Benes（IDB）结构,并通过进一步的改进得到各级改进的扩展Benes（GIDB）结构.理论分析了IDB结构和GIDB结构中串扰产生的机理和对信号的影响,比较了几种结构的信噪比和光交换容量之间的关系.发现随着光交换规模的扩大,GIDB结构相对于DB结构信噪比明显提高.实验研究了4×4的IDB、GIDB结构中串扰引起的误码率降低以及眼图的恶化情况.结果表明GIDB结构能有效减少串扰的影响.