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全双工中继和速率分割协同的安全传输方案

西安电子科技大学学报 2025年

作者：魏明生端思轶李世党高全学李春国江苏师范大学物理与电子工程学院东南大学信息科学与工程学院西安电子科技大学通信工程学院

针对传统网络框架存在的诸如覆盖范围受限、系统容量偏低等固有缺陷，考虑具有不可信用户中继与速率分割协作通信中的安全问题，构建了远端用户的平均保密率与公共信息可达速率的加权和的最大化问题。首次将速率分割多址技术与协作中继... 详细信息

针对传统网络框架存在的诸如覆盖范围受限、系统容量偏低等固有缺陷，考虑具有不可信用户中继与速率分割协作通信中的安全问题，构建了远端用户的平均保密率与公共信息可达速率的加权和的最大化问题。首次将速率分割多址技术与协作中继技术相结合，同时考虑了公共消息广播特性可能引发的公共信息泄露风险，由于该问题中存在变量的耦合和非线性约束，导致其非凸特性，无法直接求解。因此考虑基站和中继设备的功率预算的约束下，联合优化预编码矩阵、公共信息分割和设备到设备的发射功率，并采用连续凸逼近的方法，引入松弛变量，线性化处理非凸约束，将该非凸问题转换为易求解的凸问题，并进而设计了一种全双工协作速率分割的迭代优化算法，避免了时间资源的浪费。仿真结果证明了所提方案的优越性。相比已有半双工速率分割多址方案，具有更良好的收敛性，硬件配置实时性有相应改善；同时相比不协作速率分割多址方案，可以实现更高的安全传输速率，为远端用户提供切实的安全保障。

关键词：协作通信优化算法安全速率预编码速率分割多址

一种分析楔形光纤的等效矩形近似-阶梯串联法

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物理学报 2008年第10期57卷 6430-6436页

作者：刘旭陈麟孙小菡东南大学电子科学与工程学院光子学与光通信研究室南京210096

楔形光纤(WSF)是实现平面光波光路芯片入出端口与光纤高效连接的核心部件.采用数值模拟方法分析其中光波传输演化过程,是优化设计光子器件耦合结构的重要基础.提出基于等效矩形近似的三维阶梯串联法(ERA-SCM),将楔端沿传输方向细分,引... 详细信息

楔形光纤(WSF)是实现平面光波光路芯片入出端口与光纤高效连接的核心部件.采用数值模拟方法分析其中光波传输演化过程,是优化设计光子器件耦合结构的重要基础.提出基于等效矩形近似的三维阶梯串联法(ERA-SCM),将楔端沿传输方向细分,引入矩形波导近似,给出了细分后各段近似矩形波导的等效折射率;在此基础上,建立了阶梯串联法分析模型,分级给出WSF中光波传输过程与模场演变.数值分析结果表明,ERA-SCM比有限差分束传播法(FD-BPM)能够更精确地分析非对称光纤和波导结构,描述其中光模场的演化.WSF出射光场实测结果表明,ERA-SCM数值模拟结果与实验结果的误差为1.9%,而FD-BPM的误差为4.5%.ERA-SCM是分析非对称光波导光波传输与模场演变的有效方法.

关键词：平面光波光路楔形光纤等效矩形近似阶梯串联法

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锥形透镜光纤与平面光波光路芯片的耦合实验

光子学报 2007年第1期36卷 47-50页

作者：曲舒霆刘旭孙小菡东南大学电子科学和工程学院光子学与光通信研究室南京210096

对锥形透镜光纤(TLF)与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的耦合特性进行了实验研究.数值模拟了TLF、普通单模光纤(SMF)分别和PLC芯片脊波导的耦合情形,发现TLF-PLC耦合损耗比SMF-PLC耦合损耗小3.01 dB.测得了TLF的出射光场光斑... 详细信息

对锥形透镜光纤(TLF)与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的耦合特性进行了实验研究.数值模拟了TLF、普通单模光纤(SMF)分别和PLC芯片脊波导的耦合情形,发现TLF-PLC耦合损耗比SMF-PLC耦合损耗小3.01 dB.测得了TLF的出射光场光斑,分析了出射光场发散范围.建立光纤-PLC芯片耦合实验系统,用放大自发辐射(ASE)宽带光源在1550 nm波长处对比分析了PLC芯片与不同光纤的耦合连接损耗,从而确证最佳方案为TLF-PLC-SMF:即TLF作为入纤,SMF作为出纤时,耦合对准容易实现,损耗为10.798 dB,比TLF-PLC-TLF耦合损耗小4.458 dB.

关键词：锥形透镜光纤平面光波光路芯片耦合实验

高阶色散导致的交叉相位调制不稳定性(英文)

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光子学报 2007年第12期36卷 2270-2275页

作者：胡涛平罗青东南大学电子科学与工程学院光子学与光通信研究室南京晓庄学院物理系南京210017

在考虑光纤损耗及高阶色散的情况下,以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,研究高阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响.研究表明:三阶色散对调制不稳定性不起作用;由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制... 详细信息

在考虑光纤损耗及高阶色散的情况下,以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础,研究高阶色散对交叉相位调制不稳定性的影响.研究表明:三阶色散对调制不稳定性不起作用;由于四阶色散的影响,在光纤的正常、反常色散区,交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区.且反常色散区两频谱区都比正常色散区的宽,反常色散区第二频谱区比正常色散区的更靠近零点.光纤损耗对增益谱的谱宽有较大影响,它使增益的谱宽变窄,且随传输距离的增大谱宽变得更窄.

关键词：交叉相位调制不稳定性四阶色散增益谱光纤损耗

偏振模色散对非线性光纤环镜微波光子开关的影响及其补偿

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光子学报 2006年第7期35卷 1008-1012页

作者：袁明辉张明德孙小菡东南大学电子工程系光子学与光通信研究室南京210096

建立了考虑PMD在内的NOLM微波光子开关光波传输方程,给出了基于耦合非线性薛定谔方程的分步傅里叶法,三维庞加莱球理论和琼斯传输矩阵法的数值分析模型·仿真获得在光子开关中微波直接强度调制光载波的传输过程,以及在不同调制带宽下一... 详细信息

建立了考虑PMD在内的NOLM微波光子开关光波传输方程,给出了基于耦合非线性薛定谔方程的分步傅里叶法,三维庞加莱球理论和琼斯传输矩阵法的数值分析模型·仿真获得在光子开关中微波直接强度调制光载波的传输过程,以及在不同调制带宽下一阶和二阶PMD对光波信号和NOLM功率传输函数的影响·指出PMD造成NOLM开关性能钝化和消光比严重恶化,并引起信号信噪比下降和旁瓣泄漏·当调制带宽大于40GHz时,二阶PMD的影响比一阶PMD更加严重·最后讨论了NOLM中的PMD补偿问题·

关键词：物理电子学全光开关非线性光纤环镜偏振模色散补偿

交叉相位调制对非线性光纤环镜中光脉冲传输的影响

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光子学报 2006年第6期35卷 838-841页

作者：袁明辉张明德孙小菡东南大学电子工程系光子学与光通信研究室南京210096

基于耦合非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法分析了在单波长信道和WDM(波分复用)4波长信道中XPM(交叉相位调制)对高速NOLM(非线性光纤环镜)光开关中脉冲传输的影响·数值计算表明:XPM造成NOLM中信号脉冲串扰与畸变,并造成NOLM开关性... 详细信息

基于耦合非线性薛定谔方程,采用分步傅里叶方法分析了在单波长信道和WDM(波分复用)4波长信道中XPM(交叉相位调制)对高速NOLM(非线性光纤环镜)光开关中脉冲传输的影响·数值计算表明:XPM造成NOLM中信号脉冲串扰与畸变,并造成NOLM开关性能的下降·WDM系统NOLM光纤环中的同向传播的各波长之间的XPM串扰比相向脉冲之间的XPM效应的影响更大,并且波长越短输出功率越低,中间信道受XPM的影响所导致的脉座现象和走离效应比两侧波长信道严重·

关键词：物理电子学全光开关非线性光纤环镜交叉相位调制

包含高阶色散的色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定性分析

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光子学报 2008年第9期37卷 1774-1778页

作者：胡涛平罗青颜森林汪静东南大学电子科学与工程学院光子学与光通信研究室南京晓庄学院物理系南京210017

从包含高阶色散的广义非线性薛定谔方程出发,得到了色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱,研究了增益谱随入射功率及光纤纵向色散参量的变化关系.结果表明:由于四阶色散的影响,在色散缓变光纤的正、反常色散区,交叉相位调制不稳定均... 详细信息

从包含高阶色散的广义非线性薛定谔方程出发,得到了色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱,研究了增益谱随入射功率及光纤纵向色散参量的变化关系.结果表明:由于四阶色散的影响,在色散缓变光纤的正、反常色散区,交叉相位调制不稳定均发生在两个频谱区.反常色散区两频谱区宽度均比正常色散区宽,且反常色散区第二频谱区更靠近零点,说明色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定更容易发生在反常色散区.增益谱宽都随两入射光波功率比值的增加而增大.色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定增益谱宽比常规光纤的宽,且随着光纤纵向色散参量μ的增大色散缓变光纤中交叉相位调制不稳定越来越明显.

关键词：色散缓变光纤交叉相位调制不稳定性四阶色散增益谱

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五阶非线性下零色散附近的调制不稳定性

光子学报 2008年第7期37卷 1325-1328页

作者：胡涛平罗青颜森林汪静东南大学电子科学与工程学院光子学与光通信研究室南京晓庄学院物理系南京210017

在同时考虑光纤损耗、高阶色散以及高阶非线性情况下,从广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近的调制不稳定性,分析了四阶色散和五阶非线性对增益谱的影响.结果表明:当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对调制不稳定性起决定作用... 详细信息

在同时考虑光纤损耗、高阶色散以及高阶非线性情况下,从广义非线性薛定谔方程出发,研究了零色散附近的调制不稳定性,分析了四阶色散和五阶非线性对增益谱的影响.结果表明:当光脉冲工作在零色散附近时,四阶色散对调制不稳定性起决定作用,它使反常色散区的增益谱变宽.在光纤正常色散区,正(负)五阶非线性使增益谱的谱宽和峰值增大(减小);但在反常色散区,五阶非线性仅改变增益谱的峰值,几乎不影响谱宽.

关键词：调制不稳定性四阶色散五阶非线性光纤

国产掺镱锥形光纤实现百瓦毫焦级窄线宽纳秒脉冲输出

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强激光与粒子束 2025年

作者：黄智蒙王苏钰张帆耿鹏程张慧嘉潘蓉曾安夏汉定姚泽锋蒋学君张锐冯斌衣永青李平中国工程物理研究院激光聚变研究中心中国电子科技集团公司第四十六研究所绵阳科技城光子技术研究院电子科技大学信息与通信工程学院

窄线宽大能量纳秒脉冲单模光纤放大器具有高效率、高光束质量和小体积等优点，在激光探测、工业加工等应用领域中具有明显的竞争优势。近期中国工程物理研究院激光聚变研究中心基于国产锥形掺镱光纤和主振荡功率放大器（MOPA），实现了... 详细信息

窄线宽大能量纳秒脉冲单模光纤放大器具有高效率、高光束质量和小体积等优点，在激光探测、工业加工等应用领域中具有明显的竞争优势。近期中国工程物理研究院激光聚变研究中心基于国产锥形掺镱光纤和主振荡功率放大器（MOPA），实现了平均功率100 W、脉冲宽度100 ns、单脉冲能量1 mJ、峰值功率10 kW的窄线宽(Δλ3dB=0.49 nm)、线偏振（PER:12.3 dB）、近单模（M2=1.49）全光纤结构1 064 nm激光输出。通过优化增益光纤和放大器设计，可进一步提升放大器的输出能量、功率和光束质量。

关键词：锥形掺镱光纤窄线宽光纤放大器纳秒脉冲