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中红外量子级联激光器在连续波工作及电流调制下的混沌与尖峰动力学研究
摘要： 本研究探究了工作于外腔光反馈条件下、发射波长分别为5.5微米和9微米的中红外量子级联激光器的混沌与尖峰动力学特性。为深化理解，实验研究了连续波及电流调制工作模式下的混沌演化路径，并通过分岔图分析非线性动力学行为。研究发现：准连续波工作时混沌现象更为复杂，而纯连续波泵浦总会引发低频涨落动力学主导的规则尖峰产生。进一步结果表明，结合外腔光反馈、周期激励及电流调制手段，可实现对混沌信号突变的更优控制。该研究为基于量子级联激光器的未来安全自由空间通信系统，以及在3-5微米与8.5-11微米两个大气透明窗口工作的不可预测光学对抗系统开发提供了新思路。
关键词： 夹带现象、量子级联激光器、安全通信、外部光反馈、中红外光子学、非线性动力学
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年德国慕尼黑激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 多模光纤量子密钥建立方法
摘要： 在信息时代，安全通信变得至关重要。量子通信协议的发展为信息提供了绝对安全的传输方式。历史上，量子密钥分发（QKD）采用二维偏振基编码信息，而长距离通信的关键要素是单模光纤。但这种方式本质上将每个光子的信息容量限制为1比特。如今，学界正致力于提升单条量子安全光路的数据承载能力。大芯径多模光纤支持多种横向光学模式，有望实现更高密度的信息传输。本文提出了一种安全高维远程密钥建立的全新概念：通过量子安全的波前整形技术，利用散射光的大芯径多模光纤传输信息。该方法天然适配高维字母表，核心原理如图1所示——发送符号时，Alice制备能使光子在光纤输出端面特定点聚焦的波前。光子在光纤中始终呈现所有模式的无序叠加态。若窃听者（Eve）拦截，光子会在其探测器上近乎随机坍缩（即便相同符号的不同副本也会产生差异）。唯有到达Bob端时，光子才会空间定位，使Bob能明确识别符号。与主流QKD协议不同，本方法无需使用两个随机切换的互易基即可检测窃听攻击。此外，信息以确定性方式传输，接收端可直接解码而无需经典后处理?；诠庀说奶匦?，本方法能自然延伸安全通信距离。研究表明：当符号编码为单光子时，该方法具有量子安全性；且不要求光子处于纠缠（或其他特殊）量子态——弱相干态（即使每符号使用多个光子）仍能保证协议安全性。我们通过将信息编码至阶跃折射率多模光纤导模分解的少光子脉冲，实验表征了这种新型密钥交换方法的系统特性。
关键词： 多模光纤、波前整形、高维字母表、安全通信、量子密钥分发
更新于2025-09-11 14:15:04