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漏斗型完全光子带隙光波导单向传输

物理学报 2022年第3期71卷 315-323页

作者：智文强费宏明韩雨辉武敏张明达刘欣曹斌照杨毅彪太原理工大学物理与光电工程学院太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室太原030024

光波单向传输器件在全光计算和信息处理方面具有重要应用.本文提出一种具有完全光子带隙的硅基空气孔光子晶体漏斗型光波导结构,在光通信波段可实现单向传输特性.漏斗型光波导可打破光波对称传输,引入点缺陷通过模式转换与失配进一步抑... 详细信息

光波单向传输器件在全光计算和信息处理方面具有重要应用.本文提出一种具有完全光子带隙的硅基空气孔光子晶体漏斗型光波导结构,在光通信波段可实现单向传输特性.漏斗型光波导可打破光波对称传输,引入点缺陷通过模式转换与失配进一步抑制反向透射,并研究了不同的点缺陷类型与位置对反向透射的影响.采用时域有限差分法进行数值计算,优化选取了最佳的点缺陷模式.结果显示,单柱型点缺陷在向左移动5a(a为光子晶体晶格常数,a=470 nm)时,横电(TE)偏振光在工作波长1550 nm处正向透射率为0.716,透射对比度为0.929,工作带宽为111 nm.另外,本文提出的光波单向传输器件结构简单、工艺要求低,有望为集成光路中单向传输器件设计提供新的解决方案.

关键词：漏斗型光波导光子带隙点缺陷单向传输模式转换

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基于HTTP协议多现场程序远程更新设计

工业控制计算机 2024年第2期37卷 17-18,62页

作者：邹文仲张高峰章金峰杜蕊妍南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102 南京师范大学泰州学院江苏泰州225300

为解决单向网络环境中程序不能远程更新问题,提出了一种基于HTTP协议多现场程序远程更新方案。在高低安全区分别搭建HTTP客户端、服务端,利用HTTP协议实现部署文件由高安全至低安全区单向传输;低安全区接收文件完成后,立即调用外部自动... 详细信息

为解决单向网络环境中程序不能远程更新问题,提出了一种基于HTTP协议多现场程序远程更新方案。在高低安全区分别搭建HTTP客户端、服务端,利用HTTP协议实现部署文件由高安全至低安全区单向传输;低安全区接收文件完成后,立即调用外部自动部署程序实现最新业务程序的部署更新。此外,传输过程中对程序文件进行加密传输保证安全性,并配置日志删除策略防止进程阻塞。实验结果表明,所述方案实现了对不同大小程序文件的成功部署,提高了程序多现场部署时运行维护效率。

关键词： HTTP协议多现场程序远程更新单向传输

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漏斗型光子晶体波导光波单向传输研究

漏斗型光子晶体波导光波单向传输研究

作者：智文强太原理工大学

学位级别：硕士

与经典信息技术相比,量子信息技术在通信与信息处理方面具有极大的优势。光量子系统由于速度快、保密性高、操纵便捷、受环境影响小等优势,已成为量子信息发展的主要方向,是最有潜力实现大规模量子信息处理的物理平台。与集成电路中的... 详细信息

与经典信息技术相比,量子信息技术在通信与信息处理方面具有极大的优势。光量子系统由于速度快、保密性高、操纵便捷、受环境影响小等优势,已成为量子信息发展的主要方向,是最有潜力实现大规模量子信息处理的物理平台。与集成电路中的二极管相似,光波单向传输器件可操控光子的传播方向,在光量子信息处理中发挥着重要作用。光子晶体由于光子带隙和光子局域特性,具有控制精度高、光损耗小等优势,有利于实现光波单向传输器件的微型化和集成化。目前,利用光子晶体实现光波单向传输器件的常用方法有方向带隙失配、微腔非对称耦合、模式转换和光子晶体异质结构全反射等。然而,通过上述方法获得的光波单向传输器件仍存在正向透射低、工作带宽窄、结构复杂等问题。本文针对以上现状,基于光子晶体禁带特性提出了一种漏斗型光子晶体波导模型,旨在设计出结构简单、高正向透射、宽工作带宽的光波单向传输器件。漏斗型光子晶体波导的提出为光波单向传输器件的设计提供了全新的理论依据与设计方案,可用于构建新型高度集成化的光量子芯片。本文主要完成以下几方面工作:(1)基于传统光子晶体波导,提出了漏斗型光子晶体波导结构。利用平面波展开法计算得到具有TE模和TM模完全光子带隙的硅基空气孔光子晶体,并引入线性缺陷形成了光子晶体波导与漏斗腔,得到漏斗型波导。设计了两种漏斗型波导结构:二级级联漏斗型波导与三级级联漏斗型波导,并分析了光波在两种波导中的传输特性。通过优化三级级联波导的漏斗壁类型与W2的宽度,得到了最优不对称传输特性的漏斗型波导,并对比了60°型漏斗壁下的TE模和TM模漏斗型波导的传输特性。通过数值计算可以发现,二级级联漏斗型波导对光波传输方向具有调制作用,出射光方向会发生上下偏折,方便了器件进一步的设计;三级级联漏斗型波导结构为打破空间对称性实现单向传输提供了一种全新的手段,为单向传输器件的设计打下基础。(2)基于新型的漏斗型三级级联波导结构,设计了带有点缺陷的漏斗型波导单向传输器件。分别设计了四种类型的点缺陷,利用时域有限差分法,通过计算不同位置不同类型点缺陷下的漏斗型波导结构的透射谱,优化选取具有最佳传输特性的单向传输器件。分析了单向传输器件的性能,利用模式转换的原理解释了器件单向传输的深层机理。最优结构在工作波长1550 nm处TE模偏振光正向透射率T、反向透射率T和透射对比度C分别为0.716、0.026和0.929,工作带宽B可达111 nm(1501 nm–1612 nm),实现了较高的单向传输性能。(3)基于新型的漏斗型二级级联波导结构与自准直光子晶体,设计了漏斗型异质结构单向传输器件,此外,该器件亦具有分束功能。通过平面波展开法计算了硅基三角晶格空气孔光子晶体TM模等频线,分析了三角晶格光子晶体自准直效应,并模拟验证了光波在光子晶体中的自准直现象。通过等频线分析了异质结构单向传输原理,优化了异质结构异质界面。异质结构在工作波长1550 nm处TM模偏振光正向透射率T、反向透射率T和透射对比度C分别为0.71、0.006和0.998,工作带宽B可达215 nm(1444 nm–1659nm),进一步突破了带有点缺陷的漏斗型波导单向传输器件的工作带宽,在自准直光子晶体中出现分束现象,可满足多功能使用的要求。

关键词：光子晶体完全光子带隙漏斗型波导自准直效应单向传输

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新型城市轨道交通网络间安全单向传输技术

城市轨道交通研究 2022年第S1期25卷 110-113页

作者：张菁博上海申通地铁集团有限公司技术中心上海201103

安全单向传输技术指不同安全级别网络之间单一数据流向的传输。为了应对城市轨道交通业务系统中各个子系统之间的复杂接入带来的潜在威胁,中国城市轨道交通协会提出安全生产网和外部服务网间应实施物理安全隔离。上海轨道交通目前所使... 详细信息

安全单向传输技术指不同安全级别网络之间单一数据流向的传输。为了应对城市轨道交通业务系统中各个子系统之间的复杂接入带来的潜在威胁,中国城市轨道交通协会提出安全生产网和外部服务网间应实施物理安全隔离。上海轨道交通目前所使用的通用单向传输技术无法满足业务传输的要求,且存在较大的安全隐患。提出了一种新型单向安全传输技术,介绍了该传输技术所采用的核心技术、所需的私有协议和传输模块工作机制。试验验证表明,在性能和可靠性方面,该传输技术比传统安全隔离网闸表现优异,且对其他子系统和网络具有普适性。

关键词：城市轨道交通业务系统安全生产网外部服务网单向传输安全隔离

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全光单向传输信息安全系统

全光单向传输信息安全系统

作者：刘莹西安理工大学

学位级别：硕士

近年来,各政府部门、公司、机构和组织开发建设了许多安全性和保密性要求特别高的计算机信息系统,其中许多系统由两个网络组成:一个外部非保密网络和一个内部保密网络。因此,开发保密网络和非保密网络之间的单向安全传输系统是非常有用... 详细信息

近年来,各政府部门、公司、机构和组织开发建设了许多安全性和保密性要求特别高的计算机信息系统,其中许多系统由两个网络组成:一个外部非保密网络和一个内部保密网络。因此,开发保密网络和非保密网络之间的单向安全传输系统是非常有用和重要的,为便于工程应用,本文主要研究了在单向通信中,利用光的单向传输特性从物理上实现了对数据的单向传递,探讨了单向信息传输对网络安全的影响。本文主要的工作和成果如下:1、分析网络安全现状引出单向传输的重要性及必要性,根据客户实际不同安全级别下数据的单向传输和纯国产化的需求,分别从处理器和单向传输模块两方面完成了全光单向传输信息安全系统的需求分析,为后续工作明确了方向。2、CPU是计算机的核心,X86架构具有突出的兼容性和系统适配性,因此本文应用纯国产化X86处理器实现,并对微处理器体系结构和其外围电路进行详细介绍。3、单向传输模块是单向信息传输的核心,利用国产化定制光纤网卡、光纤模块以及光纤跳线组成的单向传输通道,测试结果表明,具备单向传输的能力。4、由于单向传输无反馈,因此采用BLP(Bell-La Padula)不向上读、不向下写的逻辑建立通信模型,同时采用前向纠错技术和MD5校验技术来保证系统的准确传输。5、搭建了全光单向传输信息安全系统,开展发送不同大小不同文件类型的实验,处于保密性差、安全级别低的外网发送数据,处于保密性强、安全级别高的内网接收数据,在接收端接收到发送端发送的数据,结果表明单向传输功能达到了预期需求。本文利用光的单向性设计的全光单向传输信息安全系统通过在纯国产化服务器上设计、实现并验证测试,测试结果表明,在接收端可实现无丢包的同步信号接收,实现了从非保密网络到保密网络的单向、高效、安全的数据传输,具有可靠性高、使用方便等优点。

关键词：全光单向传输信息安全系统单向传输物理隔离单向网卡以太网

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全光单向传输信息安全系统的后端设计与实现

全光单向传输信息安全系统的后端设计与实现

作者：祁晓宇西安理工大学

学位级别：硕士

信息技术的发展给生活和工作带来便利的同时也带来了很多网络信息安全问题,信息泄露、数据窃取事件时有发生,为加强对数据安全的保护,解决传统隔离存在的数据双向传输可能造成信息泄露问题,开发全光单向传输信息安全系统,本文开展了全... 详细信息

信息技术的发展给生活和工作带来便利的同时也带来了很多网络信息安全问题,信息泄露、数据窃取事件时有发生,为加强对数据安全的保护,解决传统隔离存在的数据双向传输可能造成信息泄露问题,开发全光单向传输信息安全系统,本文开展了全光单向传输信息安全系统的后端软件系统的设计与实现工作,主要工作内容如下:1、研究了全光单向传输信息安全系统的整体结构,阐述了数据单向传输的具体过程,分析了后端子系统的功能需求和用户用例以及各用例之间的联系。根据后端子系统的结构和具体功能需求设计了系统架构,以时间顺序描述每个功能模块的对象之间动态协作、触发机制和事件。2、使用IP地址与MAC地址结合限制系统访问,使用三层架构完成定制符合网络传输的策略以及日志审计等功能。系统使用FTP协议连接FTP服务器完成数据采集、POP3协议连接邮件服务器完成数据采集,满足通用数据库连接,使用debezium实现数据库的增量数据捕获完成数据采集;生成数据文件并分别保存至对应的缓存空间,记录日志实时监控系统使用情况。3、针对本系统的特性,对要传输的文件进行数据内容审查,使用文件流读取方式完成文件类型检查,采用有穷自动机算法结合分词技术完成关键词检查,提高文件传输的安全性,在软件层面使用RS(Reed-Solomon codes,RS码)编码实现了数据自动纠错,最大限度的保证数据传输的完整性,解决系统的单向传输性导致的无法通过交互式会话确认接收文件的正确性和完整性的问题;定制私有协议传输文件保证数据的安全性,设定服务器识别标志,结合socket通信实现数据单向传输,接收端根据用户编号创建独立空间保存文件,使用信息-摘要算法5(Message-Digest Algorithm 5,MD5)算法校验接收文件的完整性和正确性。通过搭建整体全光单向传输信息安全系统,并对系统进行配置,实际运行系统,根据设计的测试用例验证了全光单向传输系统后端子系统的各个功能实现,并结合千兆单向网卡以及隔离器实现数据的单向传输。

关键词：全光单向传输信息安全系统应用数据生成单向传输 RS纠错码私有协议

可实现偏振无关单向传输的二维硅基环形孔光子晶体

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物理学报 2019年第2期68卷 131-137页

作者：刘丹胡森湖北第二师范学院物理与机电工程学院武汉430205 华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079

基于光子晶体来构筑偏振无关光二极管在光电集成领域具有重大的应用价值.首先提出了一种环形孔光子晶体,能带结构显示其对横电及横磁模式同时展现出显著的方向带隙.以此构建了三角形状的环形孔光子晶体,利用时域有限差分法计算其透过谱... 详细信息

基于光子晶体来构筑偏振无关光二极管在光电集成领域具有重大的应用价值.首先提出了一种环形孔光子晶体,能带结构显示其对横电及横磁模式同时展现出显著的方向带隙.以此构建了三角形状的环形孔光子晶体,利用时域有限差分法计算其透过谱及场分布图,发现该结构能实现偏振无关单向传输特性,然而正向透过率太低(约20%).进一步引入尺寸较小的三角形状的环形孔光子晶体构成光子晶体异质结结构,有效地提高了偏振无关单向传输性能,正向透过率增大了一倍.通过界面结构的调整,正向透过率进一步增大,优化后的环形孔光子晶体异质结结构能同时对类横电及类横磁模式入射光实现单向传输,且正向透过率达到了44%.

关键词：环形孔光子晶体单向传输偏振无关

基于异质结界面优化的光子晶体二极管单向传输特性研究

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物理学报 2014年第15期63卷 213-218页

作者：程立锋任承王萍冯帅烟台大学光电信息科学技术学院烟台264005 中央民族大学理学院北京100081

基于光子晶体异质结结构的全光二极管是目前的一个研究热点,使其具有更好的单向传输特性是研究的一个目标.本文中通过改变异质结界面处的光子晶体结构,提出了不同的优化设计方案,在宽频带内实现了高对比度全光二极管的高效率单向传输,... 详细信息

基于光子晶体异质结结构的全光二极管是目前的一个研究热点,使其具有更好的单向传输特性是研究的一个目标.本文中通过改变异质结界面处的光子晶体结构,提出了不同的优化设计方案,在宽频带内实现了高对比度全光二极管的高效率单向传输,并且该结构还具有分束特性.

关键词：光子晶体二极管单向传输异质结