相位漂移对相位编码QKD系统及截获-重发攻击的影响研究

针对相位编码量子密钥分发(QKD)系统中存在的相位漂移和截获-重发攻击,分析了双马赫-曾德尔干涉仪QKD系统,给出了探测器的输入信号模型,计算了系统量子误码率及窃听信息量,并为提高密钥生成率提供了一种可能的方法。研究表明,相位漂移会使系统误码率增加,稳定性降低;相比理想的截获-重发攻击,窃听信息量有所下降,因此密性放大过程对窃听信息的估计值可以相对减小,最终密钥生成率得以提高。在不考虑传输光纤中的相位相对漂移时,误码率随相位漂移角度呈余弦变化,全部截获-重发攻击时的变化周期是无窃听时的一半,变化频率更加剧烈。55%部分窃听时,若合法通信者选择误码阈值为15%,窃听者可获得25.5%的信息量且不被发现。     

一种低误报率的新型光纤分布式振动传感系统

针对目前-OTDR光纤分布式振动传感器由于散射光波光强不稳定造成误报率较高的问题,文中提出一种-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪相结合的光纤分布式振动传感新系统,-OTDR和Mach-Zehnder干涉仪分别对外界振动进行探测,从而降低单一-OTDR探测的误报率。实验研究了-OTDR和提出的新的复合结构系统对外界振动探测的误报率,实验结果表明:在复杂环境下,与现有-OTDR方案相比,提出的基于-OTDR和M-Z干涉仪复合结构的方案可以有效降低系统的误报率,使系统的误报率由单一-OTDR的25%降至2%。     

有机聚合物1×32波导热光开关阵列

研制出紧凑型树状分支结构马赫-曾德尔干涉(MZ I)型有机聚合物1×2热光开关以及1×32集成波导热 光开关阵列。利用旋转涂覆法、紫外固化工艺、接触曝光、反应离子刻蚀(RIE)、真空镀膜 、切割和抛光等传统 微加工工艺,成功完成了器件制备。通过优化刻蚀工艺,有效减小了刻蚀后波导的表面与侧 壁粗糙度。通过在 波导和金属掩膜层之间添加聚合物隔离层,进一步减小了波导的传输损耗。实验结果显示, 制备的1×2热 光开关插损仅为2.84dB,串扰为－31.13dB ,光开关的电功耗为4.1mW;制备的1×32波 导热光开关阵列插 损为11.8dB, 串扰为－25.3dB,电功耗小于5mW, 器件开关时间 为1.15ms。测试结果与数值模拟结果 吻合很好,研制的光开关有望应用于光交换器(OXC)、 光分插复用器(OADM)以及光 控相控阵天线的波束扫描控制系统中。     

基于”8”字形光纤谐振环全光纤MZI型梳状滤波器的设计与实验研究

为改善常规全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型 滤波器的输出特性,提出了由2个2×2光纤耦合 器和1个”8”字形光纤谐振环级联组成全光纤MZI型梳状滤波器的设计方案。根据基本结构 ,应用光纤 传输理论和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式,对其特性进行数值模拟分析,结果表明 :当耦合器分光 比取一些定值时,可得到输出波形通带平坦、形态近似于方波的梳状谱图,其25dB截止带带宽和0.5dB通 透带带宽明显改善,其值分别为26.2GHz和38.4GHz;器件具有一定的抗偏差能力 降低了制作难度,传输损耗对滤波器消光特性的影响较小。实验结果与理论分析相吻合。     

聚合物波导马赫-曾德折射率传感器的设计和制备

以聚合物ZPU44和ZPU46作为波导包层和芯层材料,设计并制备了基于Mach-Zehnder干涉仪(MZI)的集成折射率传感器。设计并优化了波导截面参数、弯曲半径和传感窗长度等结构参数,分析了其折射率传感特性,进而采用光刻、反应离子刻蚀(RIE)等传统的微加工工艺制备了聚合物MZI折射率传感芯片。测试结果表明,制备的聚合物MZI传感器在1.33~1.44的折射率变化范围内具有较好的线性度,折射率灵敏度约为88dBm/RIU,与设计基本符合。本文的聚合物折射率传感器传感窗长度小,容易实现阵列化,在生化传感领域有很好的应用前景。     

基于双耦合器的全光纤不等带宽波长交错滤波器的设计

为提高波长交错滤波器(interleaver)带宽的利用 率,提出了基于一字型3×3和2×2光纤耦合器组成 全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型不等带宽波长交错滤波器(interleaver)的设计方案。运 用光纤传输理论 和矩阵理论,得到滤波器输出谱的表达式;依据傅里叶级数的理论,优化选择器件的结构参 数;数值 模拟分析了器件的输出特性。结果表明:两个耦合器的耦合系数和光纤干涉臂长差取一些定 值时,器 件主要的两路输出带宽不等,它们的3dB带宽分别为31.5和 65.6GHz,满足不同传输速率10和40Gbit/s对带宽的要求,较等带宽interle aver有更高的利用率;通过分析器件结构参数对输出谱的影 响,发现器件具有一定的抗偏差能力;与普通的级联MZI型interleaver相比,新型器件的优 点是耦合 器少,在实际制作时可准确控制和检测耦合器的分光比,从而降低了制作难度。实验结果与 理论分析相吻合。     

基于激光干涉仪测量内径千分尺示值误差方法的探讨

通过探讨JJG 22—2014《内径千分尺》检定规程中给出的激光干涉仪配合测长机测量内径千分尺示值误差方法的局限性,提出了一种基于测长机导轨完全利用激光干涉仪进行读数的内径千分尺示值误差的校准装置,并对其进行了不确定度评定,验证了方法的可行性.     

数控机床几何误差测量及误差补偿研究

为了提高数控机床的几何精度,建立了数控机床几何误差的数学模型,选用API公司的XD5LS五维激光干涉仪,依据ISO230-2:2006标准,一次测量同时得到5项几何误差,最后在实际试验中提出针对SINUMERIK 840D系统的三轴数控机床补偿方法。实验数据证明:该三轴数控机床几何误差补偿方法简单有效易实现。     

空气孔硅光子晶体偏振无关3 dB分光器

提出并成功设计了基于自准直马赫-曾德尔干涉仪(SMZI)的空气孔硅光子晶体偏振无关3dB分光器。介绍了采用偏振透射谱匹配的方法,SMZI可以实现偏振无关分束的基础理论。通过连续改变SMZI两臂的光程差,基于匹配两个偏振的透射谱,成功实现了在归一化频率下将TE偏振和TM偏振的入射自准直光束进行1∶1分光。最后,利用时域有限差分数值模拟软件计算出来的TE偏振瞬时磁场分布图和TM偏振瞬时电场分布图验证了自准直光束的分光情况。结果显示:如果将工作波长定在1 550nm,该偏振无关3dB分光器大小仅为16.7μm×16.7μm。由于具有尺寸微小、结构简单并使用单一硅材料等特性,该分光器有望应用于集成光路中。     

基于干涉原理的机床摆动式回转轴位置精度测量

摆动式回转轴线的角位置精度是五轴机床的关键精度参数之一,由于机床结构限制,采用传统的测量方法很难实现高效、准确的测量。以雷尼绍的带分度工作台的激光角度干涉仪为研究对象,在分析回转轴转角误差干涉法测量原理的基础上,采用同步控制回转轴及线性轴的运动方式,对其应用到摆动式回转轴角位置精度测量的工作原理及测量过程的关键技术进行了详细探讨,获得了典型摆动式回转轴位置精度测量过程中的运动关系模型。在某车铣复合中心的B轴上进行实验,并分析影响测量精度的主要因素,提出了控制措施的建议。结果表明该方法可作为通用方法,推广至其他同类型的激光角度干涉仪,用于测量多种结构五轴机床的回转轴角位置精度,可大幅度提高测量的便携性和高效性。