红外与激光工程
2022, 51(4): 20210393
1 中国科学院 光电技术研究所，成都 610209
2 电子科技大学，成都 610054
3 中国科学院大学，北京 100049
4 西南通信研究所，成都 610041
5 中国科学院 光束控制重点实验室，成都 610209)
块平均参考相位估计算法能够有效降低连续变量量子密钥分发的相位补偿噪声方差。为了使块平均参考相位估计算法的性能达到最优，根据相位漂移变化的数学模型，从理论上分析了该算法的均方误差特性，并得到最优的块长度取值。仿真结果表明：最优相位估计可使系统的相位补偿噪声方差降低72%，从而最大化提升安全密钥的成码距离。
量子密钥分发 连续变量 参考脉冲 相位估计 相位补偿 quantum key distribution continuous variable reference pulse phase estimation phase compensation
1 中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室，四川 成都 610209
2 电子科技大学信息与通信工程学院，四川 成都 610054
3 中国科学院大学，北京 100049
4 西南通信研究所基础平台事业部，四川 成都 610041
为了提高连续变量量子密钥分发的参考相位估计精度，提出了基于最小二乘的参考相位估计方案。利用相位慢漂移的二阶相关特性和最小二乘估计原理，在接收端对多个参考脉冲的相位测量结果进行二次多项式拟合估计，从而抑制相位噪声的影响。仿真结果表明，相比于块平均估计法，基于最小二乘的参考相位估计算法能够更好地适应相位漂移变化，降低参考相位估计的均方误差，从而提高系统的安全密钥率。
量子光学 量子通信 连续变量 量子密钥分发 参考相位 最小二乘估计 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1127001
1 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
2 电子科技大学 信息与通信工程学院, 成都 611731
3 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
4 中国科学院大学, 北京 100049
空间光通信中, 需要通信双方检测入射光轴偏差以保证通信链路畅通。但光学天线控制系统使用的信标光经长距离传输后损耗过大, 受背景光和暗电流噪声强烈干扰, 系统中的四象限探测器(QD)对光斑位置检测精度下降。为解决这一问题, 根据QD工作特性和噪声特性, 提出了一种基于幅度调制和循环互相关运算的检测方法。该方法在QD输出信噪比(SNR)过低的情况下, 可精确测量QD各象限输出的电流幅度, 并以此计算出准确的光斑位置。实验结果表明: 当QD的输出SNR为﹣14.58 dB时, 该方法的绝对误差小于0.012 mm, 证明了该方法的有效性。
空间光通信 光学天线控制系统 四象限探测器 循环互相关 space optical communication optical antenna control system quadrant detector cyclic cross-correlation
1 中国科学院光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学光电学院, 北京 100049
4 电子科技大学信息与通信工程学院, 四川 成都 610054
5 西南通信研究所, 四川 成都 610041
针对基于本地本振光的连续变量量子密钥分发在不安全的量子信道中传输参考脉冲存在相位攻击的安全问题,提出一种窃听和篡改参考脉冲相位的攻击方法,该攻击方法可增大接收端的相位补偿误差,从而降低实际系统的安全密钥率。基于相位补偿噪声模型,实际系统在参考脉冲相位攻击下的安全密钥率被分析。同时,提出一种基于监听相位补偿噪声方差的相位攻击探测方法。仿真结果表明,通过训练信号估计得到的安全密钥率与理论分析结果一致,并且通过监听训练信号和参考脉冲的相位补偿噪声方差可以有效判断相位攻击是否存在。
量子光学 量子通信 连续变量 量子密钥分发 参考脉冲 相位攻击 光学学报
2019, 39(11): 1127001
1 攀枝花学院数学与计算机学院, 四川 攀枝花 617000
2 电子科技大学信息与通信工程学院, 四川 成都 610054
为解决加权核范数最小化(WNNM)图像去噪无法较好地表达复杂和不规则的图像结构,易产生过平滑现象的问题,将相对全变差(RTV)融入加权核范数最小化,对WNNM低秩表示模型施加RTV范数约束,提出一种RTV-WNNM图像去噪模型,采取交替方向乘子(ADMM)算法迭代求解对应模型,获得清晰图像。将提出的新方法与多种基于低秩矩阵近似的去噪算法进行比较,所提算法在保持图像边缘和加强区域平滑性方面有较好的性能,特别是在高密度图像噪声影响下,算法性能也能得到大幅提升。实验结果表明,加入RTV范数的低秩去噪模型具有良好的恢复图像结构能力,能较好地提高去噪性能。
图像处理 加权核范数最小化 图像去噪 低秩矩阵近似 相对全变差范数 激光与光电子学进展
2019, 56(16): 161006
1 攀枝花学院数学与计算机学院, 四川 攀枝花 617000
2 电子科技大学信息与通信工程学院, 四川 成都 610054
归纳并分析了超像素算法和评价指标的最新研究成果及最新应用;对比了多种超像素算法的边缘召回率、欠分割错误率和紧凑度等评价指标,分析了各自的优势和不足。当前的超像素方法在精度和效率上都有较大的提高,应用领域不断增加,但仍难以满足特殊应用领域的超像素性能要求,需要研究稳健性和适应性更好的超像素算法。
图像处理 超像素 图像分割 评价标准 区域分割 激光与光电子学进展
2019, 56(9): 090005
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 电子科技大学 光电科学与工程学院, 四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
4 中国科学院大学, 北京 100049
自适应光学系统有效通光口径的变化会引起部分哈特曼传感器子孔径缺光以及部分变形镜驱动器失效, 造成系统子孔径排布和驱动器排布的匹配布局发生改变, 从而引起变形镜控制电压输入与哈特曼传感器反馈输出之间的对应关系发生变化。针对自适应光学系统有效布局变化的情况, 首先从理论上分析了系统不能稳定工作的原因, 并且提出采用0-1故障模型的新方法对自适应光学系统部分单元失效的情况进行建模, 然后针对经典比例-积分控制算法进行修正。最后通过实验证明, 采用0-1故障模型建模, 可以保证系统的稳定运行, 但自适应光学系统的部分单元失效, 会引起系统对波前像差的校正能力的下降。
自适应光学系统 哈特曼传感器 变形镜 0-1故障模型 adaptive optics system Hartmann-Shack sensor deformable mirror 0-1 fault model 红外与激光工程
2018, 47(11): 1111004
电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 610054
通过模拟仿真, 研究了基于绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator, SOI)的微环生物传感器的传感性能, 得出其体传感灵敏度为38.71 nm/RIU, 探测极限为1.8×10-3 RIU, Q值为2.22×104。基于该结构, 分析了噪声对传感器性能的影响, 包括光源噪声和温度噪声。为了降低噪声影响, 设计了具有参考和探测通道的双微环差分传感器, 通过差分运算扣除噪声引起的谐振波长漂移, 从而可以有效降低噪声对传感器探测结果的影响。通过数值模拟和计算, 其被探测物的折射率变化的相对误差减小了15.85%, 表明微环差分传感器可以有效降低噪声的影响, 对提高微环生物传感器的性能将有极大的促进作用。
集成光学 光子传感 微环生物传感器 回音壁模式 差分降噪 integrated optics optical sensing micro-ring biosensor whispering gallery mode differential noise reduction 红外与激光工程
2018, 47(2): 0222002
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 电子科技大学 光电信息学院，成都 610054
3 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209
4 中国科学院大学，北京 100049
惯性稳定平台在运行过程中会受到内部和外部因素的影响，这些因素的变化引起被控对象的参数变化，进而降低系统的控制精度。本文提出在惯性稳定平台的速度回路内增加高增益的加速度闭环校正，可以很好地补偿被控对象参数变化的不利影响。并且由于加速度计为惯性敏感元件，加速度内回路还具有扰动抑制能力，惯性稳定平台的主动抑制能力等于加速度回路和速度回路抑制能力之和。实验证明，加速度反馈闭环增强了惯性稳定平台的主动抑制能力。
惯性稳定平台 加速度计 加速度反馈 主动抑制能力 inertial stabilized platform accelerometer acceleration feedback active disturbance suppression
