【摘 要】
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数据流量的爆炸式增长对先进光纤通信网络的质量提出了更高的要求。对光纤通信网络中的光学波导器件进行高精度地传感测试变得尤为重要,基于白光干涉技术的光纤传感系统有着微米级别的空间分辨率,进行传感测量时具有得天独厚的优势。同时,通信系统的安全性也不容忽视,基于白光干涉技术的光纤通信系统不仅提高了通信的安全性,更是实现了数据传输的隐匿性。为了满足光纤通信系统中高精度传感与数据传输安全性的需求,本文对基于白
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数据流量的爆炸式增长对先进光纤通信网络的质量提出了更高的要求。对光纤通信网络中的光学波导器件进行高精度地传感测试变得尤为重要,基于白光干涉技术的光纤传感系统有着微米级别的空间分辨率,进行传感测量时具有得天独厚的优势。同时,通信系统的安全性也不容忽视,基于白光干涉技术的光纤通信系统不仅提高了通信的安全性,更是实现了数据传输的隐匿性。为了满足光纤通信系统中高精度传感与数据传输安全性的需求,本文对基于白光干涉技术的光纤传感与通信系统进行了研究,实现了低成本下高空间分辨率大动态范围高稳定性的光学低相干反射系统（OLCR）,提出了一种密钥密文同传的光纤安全通信方案。主要的工作内容和研究成果如下:（1）对白光干涉技术原理进行了分析,对系统噪声影响进行了讨论。分析了现有的基于白光干涉技术的OLCR传感系统的理论模型,介绍了空间分辨率、动态范围、测试长度等系统性能参数,分析了对系统性能的限制因素及改进措施。分析了基于白光干涉技术的光纤通信系统的原理,理论上阐明了系统的安全性能和隐匿性能。（2）提出了改进型OLCR系统架构,实现了低成本下高空间分辨率大动态范围高稳定性的增强型OLCR系统。基于光谱整形技术,对光源光谱形状进行编辑,使得光源自相干长度降低,提升OLCR系统的空间分辨率至12μm;基于偏振自稳定结构,滤除OLCR系统的偏振噪声,有效增强了系统稳定性,相对于传统结构,电域功率波动降低了1.5d B;基于光程差调制技术,避免接收信号受到基带噪声干扰,并结合频域分析,在搭建的实验系统中实现了82d B的动态范围、-99d B的测量灵敏度。（3）提出了一种密钥密文同传的光纤安全通信系统。在密钥传输通道,基于白光干涉技术实现信号的隐匿传输,对1Gb/s和3Gb/s的OOK密钥信号进行了50km传输的仿真分析与实验,验证了密钥传输的隐匿性。在数据传输通道,基于量子噪声流密码和粗细调制实现214电平掩盖数加密,对40Gb/s PAM4-QNSC信号进行了50km传输实验,验证了数据传输的安全性。证明了提出的密钥密文同传的光纤安全通信系统在低成本下具有极佳的隐匿安全性能与通信性能。
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