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基于偏振信息恢复的光通信

许雄,  陶强强,  沈飞,  郭忠义

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许雄, 陶强强, 沈飞, 郭忠义. 基于偏振信息恢复的光通信[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 922002-0922002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
引用本文: 许雄, 陶强强, 沈飞, 郭忠义. 基于偏振信息恢复的光通信[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 922002-0922002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
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Xu Xiong, Tao Qiangqiang, Shen Fei, Guo Zhongyi. Retrieving the polarization information for light communication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 922002-0922002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
Citation: Xu Xiong, Tao Qiangqiang, Shen Fei, Guo Zhongyi. Retrieving the polarization information for light communication[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 922002-0922002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
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基于偏振信息恢复的光通信

doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
  • 1.

    电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室,河南 洛阳 471003;

  • 2.

    合肥工业大学 计算机与信息学院,安徽 合肥 230009

基金项目: 

电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室开放基金（CEMEE2016K0101B）

详细信息
    作者简介:

    许雄(1985-),男,博士,主要从事计算电磁学复杂电磁环境方面的研究。Email:xuxiong2008@foxmail.com

    通讯作者: 郭忠义(1981-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事智能信息处理方面的研究。Email:guozhongyi@hfut.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.74

Retrieving the polarization information for light communication

  • 1.

    State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System,Luoyang 471003,China;

  • 2.

    School of Computer and Information,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China

  • 摘要: 基于斯托克斯矢量和MC算法，在各种散射系统中研究了偏振信息的传输性能。根据偏振光斯托克斯矢量的散射特性，提出了一种能够减少散射对入射偏振光影响的PR方法。为了验证PR方法的有效性和实用性，仿真了在不同实际大气和水下环境，偏振传输和偏振信息恢复的结果。仿真结果表明，PR方法更适用于粒子半径相对大的杂乱媒介，并且长波可以有效地减少偏振信息的损失。此外，仿真结果也表明，在非均匀的大气媒介中下行和上行链路是不可逆的。在水下，PR方法同样用来减小散射对于光的偏振度的影响。通过PR方法，线偏振度的最大增强可达到16%。这些结果对于未来大气，水下量子保密通信具有重要的意义。
    Abstract: The transmission performances of polarization information in various scattering systems were introduced based on Stokes vectors and Monte Carlo(MC) simulation algorithm. According to the Stokes vectors' scattering characteristics of polarized light, the polarization retrieve(PR) method was proposed theoretically, which is aiming at reducing the scattering impact on incident polarized light and increasing the transmission efficiency of light signals. In order to prove the availability and practicability of PR method, simulations on the polarization transmission and reconstruction in atmosphere and underwater, were complemented in different actual environmental circumstances. The results demonstrate that the PR method is more applicable to disordered media with relatively larger particles and the longer wavelengths can reduce the loss of polarization information effectively. Furthermore, the simulated results reveal that the downlink and uplink are not exchangeable in an inhomogeneous atmospheric medium. In underwater, the PR method is also used to reduce the scattering impacts on the degree of polarization(DoP) of the light, and the maximal enhancement of the degree of linear polarization(DoLP) can reach to about 16% by PR method. These results are significant to the quantum secure communication in atmosphere and underwater in future.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-23
  • 修回日期:  2016-02-03
  • 刊出日期:  2016-09-25

基于偏振信息恢复的光通信

doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
  • 1. 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室,河南 洛阳 471003;
  • 2. 合肥工业大学 计算机与信息学院,安徽 合肥 230009
    • 作者简介:

    许雄(1985-),男,博士,主要从事计算电磁学复杂电磁环境方面的研究。Email:xuxiong2008@foxmail.com

    通讯作者: 郭忠义(1981-),男,教授,博士生导师,博士,主要从事智能信息处理方面的研究。Email:guozhongyi@hfut.edu.cn
  • 收稿日期: 2016-01-23
  • 修回日期: 2016-02-03
  • 刊出日期: 2016-09-25
基金项目:

电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室开放基金（CEMEE2016K0101B）

  • 中图分类号: TN911.74

摘要: 基于斯托克斯矢量和MC算法，在各种散射系统中研究了偏振信息的传输性能。根据偏振光斯托克斯矢量的散射特性，提出了一种能够减少散射对入射偏振光影响的PR方法。为了验证PR方法的有效性和实用性，仿真了在不同实际大气和水下环境，偏振传输和偏振信息恢复的结果。仿真结果表明，PR方法更适用于粒子半径相对大的杂乱媒介，并且长波可以有效地减少偏振信息的损失。此外，仿真结果也表明，在非均匀的大气媒介中下行和上行链路是不可逆的。在水下，PR方法同样用来减小散射对于光的偏振度的影响。通过PR方法，线偏振度的最大增强可达到16%。这些结果对于未来大气，水下量子保密通信具有重要的意义。

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