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手征介质与陈绝缘体界面附近原子的自发辐射研究

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光子学报 2019年第2期48卷 175-182页

作者：王驰曾然侯金鑫李浩珍李齐良毕美华羊亚平杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

对手征特异材料介质与陈绝缘体材料界面附近二能级原子的自发辐射特性进行了研究.推导计算了手征介质界面及其与陈绝缘体材料界面的反射系数矩阵,并根据并矢格林函数求得此环境下二能级原子自发衰减率的表达式.对手征介质和陈绝缘体材... 详细信息

对手征特异材料介质与陈绝缘体材料界面附近二能级原子的自发辐射特性进行了研究.推导计算了手征介质界面及其与陈绝缘体材料界面的反射系数矩阵,并根据并矢格林函数求得此环境下二能级原子自发衰减率的表达式.对手征介质和陈绝缘体材料特性参数影响下的原子自发辐射进行了数值计算,分别对平行和垂直于界面的偶极子自发衰减率进行讨论,并对辐射模式和消逝模式下的自发辐射进行了分析.结果表明,由于手征参量的存在,手征介质界面附近的原子自发衰减率与普通介质相比被增强.陈绝缘体则使得界面附近原子的自发辐射被明显抑制,且当手征参量较大时,陈绝缘体的抑制效应更加显著.

关键词：量子光学自发辐射手征介质陈绝缘体二能级原子

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含色散特异材料三明治结构的量子悬浮效应

光子学报 2017年第7期46卷 139-144页

作者：曾然郭军李齐良毕美华杨国伟羊亚平杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

在金属板与电介质材料板基底间插入色散特异材料板形成三明治结构,并对其Casimir作用力进行了研究.基于Casimir-Lifshitz理论,通过麦克斯韦应力张量计算了真空涨落的辐射压,并对三明治结构利用电磁模式传输矩阵方法进行了数值计算分析.... 详细信息

在金属板与电介质材料板基底间插入色散特异材料板形成三明治结构,并对其Casimir作用力进行了研究.基于Casimir-Lifshitz理论,通过麦克斯韦应力张量计算了真空涨落的辐射压,并对三明治结构利用电磁模式传输矩阵方法进行了数值计算分析.计算结果表明,原本两板结构中存在的Casimir吸引力,在插入特异材料板后的三明治结构中将转变为斥力,从而使轻薄的金属板产生量子悬浮效应。讨论了特异材料板的色散电磁响应特性以及电介质板基底的影响,结果表明特异材料磁等离子频率越大、磁共振频率越小以及电介质板基底的介电常数越小时,三明治结构中获得的斥力越大.此外,板间距增加到一定范围时,三明治结构中将出现Casimir平衡回复力.特异材料填充因子越小、三明治结构中层距和层厚越大时,三明治结构间的回复力会出现在较长距的位置.三明治结构中的量子悬浮效应与平衡回复力可保证微纳米机械系统稳定性,展现出基于真空辐射压的应用前景.

关键词：量子理论真空涨落 Casimir效应传输矩阵特异材料量子悬浮三明治结构

拓扑绝缘体和手征介质界面的Goos-Hnchen位移和Imbert-Fedorov位移

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光子学报 2018年第8期47卷 177-184页

作者：唐龙曾然李齐良毕美华杨国伟羊亚平杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

研究了线极化波在拓扑绝缘体和手征介质分界面上全反射时的Goos-Hnchen(GH)侧向位移和Imbert-Fedorov(IF)横向位移特性.使用修正的能流法推导出各位移表达式,数值计算分析了入射角、拓扑磁电耦合效应、手征性等对位移的影响.结果表明,... 详细信息

研究了线极化波在拓扑绝缘体和手征介质分界面上全反射时的Goos-Hnchen(GH)侧向位移和Imbert-Fedorov(IF)横向位移特性.使用修正的能流法推导出各位移表达式,数值计算分析了入射角、拓扑磁电耦合效应、手征性等对位移的影响.结果表明,当TE波入射时,拓扑绝缘体的磁电耦合效应或手征介质的手征性对两种位移的影响较为一致,即拓扑磁电耦合对GH和IF位移均为抑制,手征性对位移基本为单调增强或单调抑制.而TM波入射时,拓扑磁电极化率会使位移先增大后减小,位移存在一个极值,手征参数的增大使该极值向拓扑磁电极化率较小值方向移动;手征参数对位移的影响虽基本上是单调性的,但在某些情况中较为特殊,如右旋圆极化波的GH位移在拓扑磁电极化率对位移增强阶段,手征性也将增强位移,而在拓扑磁电极化率对位移抑制阶段,手征性也同时抑制位移.对拓扑绝缘体和手征介质界面GH和IF位移的研究,为测量拓扑磁电耦合特性及手征电磁交叉极化性质提供了一种光学方法.

关键词：拓扑绝缘体手征介质 Goos-Hanchen位移 Imbert-Fedorov位移全反射

基于二维投影直方图导频辅助的相干光正交频分复用系统公共相位误差噪声补偿算法

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光学学报 2019年第11期39卷 59-68页

作者：杨国伟叶玮胜毕美华滕旭阳曾然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

提出一种用于相干光正交频分复用系统的公共相位噪声补偿算法。该算法采用二维投影直方图的公共相位噪声盲估计方法,并充分结合了基于导频的相位噪声估计方法,实现了对公共相位噪声的有效补偿。利用少量的梳状导频对频域符号的公共相位... 详细信息

提出一种用于相干光正交频分复用系统的公共相位噪声补偿算法。该算法采用二维投影直方图的公共相位噪声盲估计方法,并充分结合了基于导频的相位噪声估计方法,实现了对公共相位噪声的有效补偿。利用少量的梳状导频对频域符号的公共相位噪声进行初始估计和补偿;再将初始补偿后的频域符号的星座图映射到二维数字图像,利用二维投影直方图进行更精细的公共相位噪声补偿。为了验证算法性能,搭建了基于MATLAB和OptiSystem的20 Gbit/s仿真系统,并在标准单模光纤中传输50 km。结果表明,该算法能有效解决投影直方图盲估计算法以π/2为周期的偏差问题,而且仅需少量的导频就能实现比传统导频辅助算法更高的误码性能。

关键词：光通信相干光正交频分复用公共相位噪声投影直方图导频

50-Gb/sPAM-4调制NG-PON系统中的基于特征向量构建的改进型SVM均衡算法

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光电子．激光 2019年第12期30卷 1257-1264页

作者：俞嘉生毕美华欧军季晨阳杨国伟周雪芳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 上海交通大学先进光通信系统与网络国家重点实验室上海200240

本文针对低成本下一代无源光网络(NG-PON)传输系统中带宽限制和光纤累计色散所产生的严重码间串扰问题,提出了一种基于特征向量构建的改进型支持向量机(SVM)的均衡算法。该算法充分考虑了码间串扰信号的特性,并在此基础上构建了新颖的... 详细信息

本文针对低成本下一代无源光网络(NG-PON)传输系统中带宽限制和光纤累计色散所产生的严重码间串扰问题,提出了一种基于特征向量构建的改进型支持向量机(SVM)的均衡算法。该算法充分考虑了码间串扰信号的特性,并在此基础上构建了新颖的特征向量,从而适用于带限NG-PON系统中。此外,为了实现对PAM-4信号的多分类任务,该算法采用了多对多(MVM)的方法训练三个独立SVM分类器。本文搭建了基于10-G带宽光电器件的50-Gb/sPAM-4信号传输实验来进一步验证本算法的可行性。实验结果表明,相比于经典前馈均衡器(FFE)和判决反馈均衡器(DFE),本算法可将接收灵敏度在HD-FEC门限下(BER=3.8e-3)提高约1 dB,从而使系统在不使用任何放大器的情况下功率预算达到了20 dB。此外,本方案对CDR定时偏移误差更稳定,可在相当大的偏移范围内保持可观的性能。因此,该方案可被应用在NG-PON系统中用于更好的提升系统传输性性能。

关键词：支持向量机特征向量构建信道均衡下一代无源光网络

OFDM-PON系统中基于混沌映射的密钥保护和PAPR降低的加密算法

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光电子．激光 2018年第11期29卷 1167-1172页

作者：陈瑞兰毕美华付小松卓先好杨国伟杨学林杭州电子科技大学通信工程学院杭州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

针对正交频分复用-无源光网络(OFDM-PON)传输系统中的数据安全与高峰均功率比(PAPR)问题,提出一种基于混沌映射的PAPR降低与数据加密算法。该加密算法,首先利用拉格朗日多项式隐藏混沌映射初值实现密钥保护;然后,利用混沌映射生成二值序... 详细信息

针对正交频分复用-无源光网络(OFDM-PON)传输系统中的数据安全与高峰均功率比(PAPR)问题,提出一种基于混沌映射的PAPR降低与数据加密算法。该加密算法,首先利用拉格朗日多项式隐藏混沌映射初值实现密钥保护;然后,利用混沌映射生成二值序列,通过正向异或与反向异或对明文进行加密得到动态密文,以抵抗选择明文攻击;最后,采用混沌加密的恒包络零自相关(CAZAC)矩阵与OFDM符号相乘降低PAPR。实验结果表明,该加密算法可实现密钥的隐藏,且生成的动态密文能够有效抵抗选择明文攻击。同时,相较于普通的OFDM-PON系统,该算法能够实现～2.4dB(PAPR=10-3)的PAPR降低与～1dB(BER=10-3)的接收灵敏度提升,进一步提升了传输性能。

关键词：正交频分复用-无源光网络(OFDM-PON) 恒包络零自相关序列(CAZAC) 混沌加密密钥保护

IMDD-OFDM系统的低开支、高准确度信道估计方法

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光子学报 2016年第10期45卷 73-79页

作者：毕美华李洁炜杨国伟曾然李齐良肖石林胡卫生杭州电子科技大学通信工程学院杭州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

提出一种应用于强度调制直接检测光正交频分复用(IMDD-OFDM)传输系统的低开支、高准确度的信道估计算法.该算法充分考虑系统噪声特性,利用梳状导频插入结构,结合符号间平均与子载波间频域线性插值的思想,在低开支导频条件下实现较高的... 详细信息

提出一种应用于强度调制直接检测光正交频分复用(IMDD-OFDM)传输系统的低开支、高准确度的信道估计算法.该算法充分考虑系统噪声特性,利用梳状导频插入结构,结合符号间平均与子载波间频域线性插值的思想,在低开支导频条件下实现较高的估计准确度.仿真和理论推导结果表明:与传统平均算法和直接线性插值算法相比,基于梳状导频先平均后线性插值的算法估计出来的信道特性更能接近实际信道的.实验结果表明:在误码率为3.8×10^(-3)处,本文所提出的算法仅使用0.78%导频开支即可与使用20%导频开支的平均算法获得相同的接收灵敏度;同时,与传统估计算法相比,该算法与导频开支无关,能较好抗系统中的高斯噪声,获得与真实信道较为接近的估计性能.

关键词：强度调制直接检测系统正交频分复用信道估计光正交频分复用传输系统梳状导频

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空间分集抑制涡旋光束大气闪烁指数的研究

光通信技术 2017年第2期41卷 48-51页

作者：李志鹏杨国伟毕美华李齐良魏一振周雪芳王天枢杭州电子科技大学通信工程学院杭州310018 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心长春130022 长春理工大学空间光电技术研究所长春130022

采用光波仿真研究了不同传输距离、不同湍流强度和不同拓扑数的拉盖尔-高斯光束在不同接收孔径情况下的抗湍流能力;研究了不同发射和接收分集的拉盖尔-高斯光束的抗湍流能力。仿真结果表明,孔径平均、发射和接收分集都可降低涡旋光束的... 详细信息

采用光波仿真研究了不同传输距离、不同湍流强度和不同拓扑数的拉盖尔-高斯光束在不同接收孔径情况下的抗湍流能力;研究了不同发射和接收分集的拉盖尔-高斯光束的抗湍流能力。仿真结果表明,孔径平均、发射和接收分集都可降低涡旋光束的闪烁指数,但在等价条件下发射分集具有最强的抗湍流能力。

关键词：大气湍流闪烁指数孔径平均空间分集

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基于可见光通信的室内定位与定向系统

通信学报 2020年第12期41卷 162-170页

作者：杨国伟黄兆标樊冰周雪芳毕美华杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018

针对室内定位与定向系统,提出了一种结合粒子群优化(PSO)和天牛须搜索(BAS)的VLC室内定位与定向算法,通过PSO算法探索接收端的最优方向,利用BAS算法对每个粒子当前方向下的最佳三维坐标进行搜索。首先在3 m×3 m×5 m的室内空间和40 dB... 详细信息

针对室内定位与定向系统,提出了一种结合粒子群优化(PSO)和天牛须搜索(BAS)的VLC室内定位与定向算法,通过PSO算法探索接收端的最优方向,利用BAS算法对每个粒子当前方向下的最佳三维坐标进行搜索。首先在3 m×3 m×5 m的室内空间和40 dB信噪比下进行仿真研究,所提出的VLC室内定位与定向系统实现了平均定位误差4.82 cm和平均定向误差2.24°的性能指标。然后在0.9 m×0.9 m×1.5 m的实验系统中,实施了同时定位与定向的实验验证,平均定位与定向误差分别为5.32 cm与5.99°。相比传统VLC室内定位方案,所提VLC室内定位与定向系统不需要接收端高度和方向的先验知识,大大降低了使用复杂度,具有更加广泛的应用场景。

关键词：可见光通信室内定位与定向接收信号强度粒子群优化天牛须搜索