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基于全光混沌注入双环电光相位反馈环的混沌保密通信系统研究

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通信学报 2024年第7期45卷 138-147页

作者：周雪芳王飞杨国伟毕美华许蒙蒙胡淼杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018

针对现有混沌保密光通信系统时延特征隐藏所需反馈增益系数较大这一问题,设计了一种基于全光混沌注入双环电光相位反馈环的混沌保密通信系统。首先,由全光反馈产生光混沌并将其耦合至2个电光相位混沌反馈环中。然后,通过相位调制的方式... 详细信息

针对现有混沌保密光通信系统时延特征隐藏所需反馈增益系数较大这一问题,设计了一种基于全光混沌注入双环电光相位反馈环的混沌保密通信系统。首先,由全光反馈产生光混沌并将其耦合至2个电光相位混沌反馈环中。然后,通过相位调制的方式实现信息与混沌载波的非线性耦合并参与混沌载波的生成。最后,在检测端通过光混沌同步实现信号的解密。借助MATLAB软件仿真分析了系统中混沌信号的复杂度、时延特征隐藏、同步性、鲁棒性和通信性能。仿真结果表明,所设计的混沌保密通信系统在较小的反馈系数时具有较高的复杂度且时延特征得到较好的隐藏。

关键词：混沌保密通信光混沌光反馈双反馈环相位调制时延特征隐藏

基于阵列波导光栅互连的三偏振复用防冲突接收

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光电子·激光 2024年

作者：严明皓卢旸成亮徐凯强翟彦蓉毕美华中讯邮电咨询设计院有限公司杭州电子科技大学通信工程学院

在基于阵列波导光栅的光互连数据中心中，每个节点可以接收由任意波长携带的多个信号，如果节点无法分离信号，则可能导致信道冲突。提出了一种三信道接收方案，允许每个节点同时接收任意一组三个波长的信号（即防冲突）。任意两个信号... 详细信息

在基于阵列波导光栅的光互连数据中心中，每个节点可以接收由任意波长携带的多个信号，如果节点无法分离信号，则可能导致信道冲突。提出了一种三信道接收方案，允许每个节点同时接收任意一组三个波长的信号（即防冲突）。任意两个信号之间的偏振差为60°。在接收时，复合信号被分到三个偏振分束器，然后经过三个光电检测器。每个偏振分束器滤除一个信号，随后的光电检测器检测另外两个信号。三个信号可以通过在电域或数字域中的算术运算从检测结果中复原。改进后的方案不需要波长可调谐接收器或冗余接收器并实现了单个节点可以同时接收任意一组三个波长的信号。仿真结果验证了改进后方案的可行性。

关键词：光通信无源光互连光互连数据中心三偏振复用阵列波导光栅

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基于激光散斑的人体脉搏波测量方法的研究

光电子·激光 2024年

作者：冯治超杨国伟樊冰毕美华周雪芳杭州电子科技大学通信工程学院杭州电子科技大学前沿技术服务中心

针对日益增长的无感、无接触体征监护需求，本文研究了一种基于激光散斑的数字相关方法来实现人体脉搏波的实时监测。首先在数字散斑相关方法中使用不同相关函数、整像素和亚像素位移搜索算法，获取适用于脉搏波测量的最佳选择。接着对... 详细信息

针对日益增长的无感、无接触体征监护需求，本文研究了一种基于激光散斑的数字相关方法来实现人体脉搏波的实时监测。首先在数字散斑相关方法中使用不同相关函数、整像素和亚像素位移搜索算法，获取适用于脉搏波测量的最佳选择。接着对整像素粗精搜索算法进行改进，优化局部极值问题，提高整像素搜索可靠性。为了平衡计算时间和测量精度，给出一种搜索子集大小的选择准则。然后，提出一种分数阶傅里叶变换和完全自适应噪声集合经验模态分解的融合滤波方法，以减轻光照、基线漂移和运动伪影对脉搏波测量的干扰。最后通过实验验证，本文对基于激光散斑的人体脉搏波测量方法所做出的优化方案是有效可行的。

关键词：数字散斑相关法人体脉搏波位移搜索法子集大小选择分数阶傅里叶变换

基于多混沌系统的多层置乱的OFDM-PON物理层加密方案

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光电子．激光 2024年第3期35卷 225-233页

作者：鄢诚浩毕美华周玉鑫滕旭阳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心江苏苏州215000

针对正交频分复用无源光网络(orthogonal frequency division multiplexing passive optical network, OFDM-PON)系统中的数据传输安全问题,本文设计了一种基于多混沌系统及多层加密的数字序列加密方案,通过在OFDM信号生成的每个步骤都... 详细信息

针对正交频分复用无源光网络(orthogonal frequency division multiplexing passive optical network, OFDM-PON)系统中的数据传输安全问题,本文设计了一种基于多混沌系统及多层加密的数字序列加密方案,通过在OFDM信号生成的每个步骤都采用密钥集选择性对信号加密,可有效提升系统的加密空间进而增加系统的保密性。首先,将明文进行分组,利用Logistic混沌系统选取构建混沌序列集中的混沌序列对每组明文进行异或加密调制成16-QAM(quadrature amplitude modulation)信号;然后,对QAM信号分组,利用Logistic混沌系统对每组QAM信号进行判定是否进行星座图置乱加密;最后,对OFDM的子载波进行分组,利用Logistic系统对每组进行判定是否需要进行频域置乱加密。搭建了仿真系统以进一步验证方案的可行性。仿真实验结果表明,该加密方法极大地增大了密钥空间,达10540,为数据传输提供良好的保密性。

关键词：混沌加密混沌系统正交频分复用无源光网络(OFDM-PON) 光通信

基于自适应掩码和生成式修复的图像隐私保护技术

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山东大学学报(工学版) 2024年

作者：方世超滕旭阳王子南陈晗仇兆炀毕美华黑龙江炅源科技有限公司杭州电子科技大学通信工程学院

针对现有图像保护技术中全图加密增加计算成本和区域遮挡无法判定多目标等问题,提出基于自适应掩码和生成式修复的图像保护框架。该框架采用Score-CAM(class activation mapping)技术自适应判别图像的核心区域,准确生成多目标核心区域掩... 详细信息

针对现有图像保护技术中全图加密增加计算成本和区域遮挡无法判定多目标等问题,提出基于自适应掩码和生成式修复的图像保护框架。该框架采用Score-CAM(class activation mapping)技术自适应判别图像的核心区域,准确生成多目标核心区域掩膜;采用遮挡方法保护图像隐私来降低计算开销;引入区域感知的CAM损失函数,确保修复图像重点区域的一致性。将有遮挡的图像送入修复网络进行训练,对训练好的网络参数进行椭圆加密;在发送阶段将掩码图像和密钥分开发送,接收端通过密钥解密,Shift-Net网络载入参数对掩码图像进行准确修复。在ImageNet数据集中的试验表明,CAM损失函数的修复模型使得生成图像的结构相似性指标提升了0.2%、学习感知图像块相似度降低了0.2%。本研究在接收端自适应对图像重点区域进行掩码,使得识别模型失效进而保护图像隐私。

关键词：自适应掩码生成式修复区域感知类激活映射图像隐私保护

基于自参考干涉法的轨道角动量自由空间光通信相位补偿研究

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光电子·激光 2024年

作者：袁志宇杨国伟吕吉航毕美华周雪芳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院

轨道角动量(orbital angular momentum， OAM)光束作为载波的自由空间光通信系统极易受到大气湍流影响而导致通信质量下降。本文提出一种基于自参考干涉法的相位补偿方案，并分析了针孔孔径和干涉强度比对其补偿性能的影响。通过仿真对... 详细信息

轨道角动量(orbital angular momentum， OAM)光束作为载波的自由空间光通信系统极易受到大气湍流影响而导致通信质量下降。本文提出一种基于自参考干涉法的相位补偿方案，并分析了针孔孔径和干涉强度比对其补偿性能的影响。通过仿真对比经典迭代算法，结果表明本文方案在极大提升计算效率的同时，中低强度湍流下保持了较好的补偿效果，强湍流下补偿效果稍有减弱。

关键词：轨道角动量自由空间光通信大气湍流自参考干涉法相位补偿

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微角锥阵列逆向调制自由空间光信道的研究

光电子·激光 2024年

作者：吕吉航杨国伟袁志宇毕美华周雪芳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院

在逆向调制(modulating retroreflector， MRR)自由空间光通信(free-space optical， FSO)系统中采用微角锥反射器阵列(micro corner-cube reflector array， MCCRA)作为逆向反射器，可以形成伪相位共轭效应(pseudo phase conjugation effect， PPCE)从而大幅降低大气湍流的影响，但是对该典型双程信道的仿真方法、统计模型以及性能分析均未见系统性研究。本文则介绍了一种用于MCCRA信道的双程光波传输仿真的简化方法，并借此仿真方法对采用MCCRA的MRR FSO信道衰落进行统计研究。通过比较双对数正态分布和双伽马-伽马(Gamma-Gamma， GG)分布的复合信道模型，结果显示双GG模型更适合描述基于MCCRA的MRR FSO双程信道。利用双GG模型评估其系统平均误码率，首次证实PPCE带来的性能增益大于信道相关性带来的性能损失。

关键词：逆向调制自由空间光信道微角锥反射器阵列双伽马-伽马伪相位共轭效应信道相关

自锁模激光器腔内倾斜增益介质的实验特性研究

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光电子·激光 2024年

作者：阮澍胡淼许蒙蒙李浩珍毕美华周雪芳杭州电子科技大学通信工程学院

通过旋转线性激光腔内增益介质，研究了Nd:YVO4多纵模激光器腔内标准具倾斜角对输出纵模分布的影响。建立理论模型，分析了Nd:YVO4激光器中标准具效应对输出多纵模特性的影响，并进行了相应的实验研究。在实验中，通过旋转晶体角度，探... 详细信息

通过旋转线性激光腔内增益介质，研究了Nd:YVO4多纵模激光器腔内标准具倾斜角对输出纵模分布的影响。建立理论模型，分析了Nd:YVO4激光器中标准具效应对输出多纵模特性的影响，并进行了相应的实验研究。在实验中，通过旋转晶体角度，探究纵模分组和光谱漂移现象。实验结果表明，当激光晶体角度从0°开始增加时，会产生标准具透射峰线宽变宽和纵模波长红移两种现象。实验结果与理论模型符合较好。最后，当泵浦功率为2768 mW，激光晶体倾斜角为0.45°时成功抑制了标准具效应，获得了斜率效率和光学转换效率为15.66%和13.9%，输出功率为385 mW，光束质量为1.71的锁模激光。此时通过增加泵浦功率，发现空间烧孔效应也会产生与标准具效应相类似的效果。实验结果还表明增加泵浦功率会使空间烧孔现象加剧。

关键词：激光器标准具效应纵模分布晶体旋转角度空间烧孔效应

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双激光束的非多普勒激光雷达测风系统研究

光电子．激光 2024年第4期35卷 337-343页

作者：赵喻晓胡淼许蒙蒙李浩珍毕美华张平慧杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

为设计一种低成本、高精度、可遥测的风速测量装置,基于米散射理论和泰勒冻结假设,提出了一种双激光束的非多普勒激光雷达测风系统。设计了以532 nm激光器为光发射单元,电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)为光接收单元,计算机为... 详细信息

为设计一种低成本、高精度、可遥测的风速测量装置,基于米散射理论和泰勒冻结假设,提出了一种双激光束的非多普勒激光雷达测风系统。设计了以532 nm激光器为光发射单元,电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)为光接收单元,计算机为信息处理单元的非多普勒激光雷达测风实验装置。在风速为3m/s和2 m/s的条件下,双激光束的前向散射回波信号分别生成了左、右两束激光的光强图;对光强图进行处理,获得了气溶胶从一束激光运动到另一束激光所需的时间。结合两激光束的间距,在风速3m/s和2 m/s的条件下,获得了风速测量值,平均测量值与实际值的误差分别为7%和7.33%。非多普勒激光雷达测风系统设计简易、成本低廉,具有很强的现实意义。

关键词：大气光学风速非多普勒激光雷达测风系统电荷耦合器件(CCD)