时间透镜成像系统及其在时间隐藏和流密码二次加密技术中的应用研究

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高速光信号的处理一直是信号处理领域的难题,这是因为高频光信号很难产生与捕捉。时间透镜成像系统的提出一开始是为了压缩信号,以得到频率更高的脉冲信号。由于高速激光器的研制成功,解决了高频光信号的产生问题,因此时间透镜更多的应用在了高频信号的检测中,这样可以大大降低检测装置的硬件成本。本论文从时间透镜成像系统的成像原理出发,对四波混频效应实现的时间透镜成像系统进行了深入研究并推导了成像系统的成像公式,重点研究了高阶色散和泵浦脉冲初始脉宽对时间透镜成像系统成像质量的影响,并通过Matlab程序仿真验证了相关结论。论文后两章深入研究了四波混频时间透镜成像系统两个方面的应用:一是时间透镜成像系统可以实现对脉冲信号的放大与压缩,基于这两个成像特性,研究一种利用时间透镜成像系统实现时间隐藏的方法,并通过程序仿真实现了时间隐藏的功能;二是基于时间透镜成像系统对脉冲信号的反演特性,将时间透镜成像系统应用于流密码二次加解密技术中,并通过程序仿真验证了其可行性。最后文章末尾提出了对于时间透镜研究的总结与展望。本论文的研究内容包括以下四个方面:1.从光的时空二元性和时间透镜的二次相位调制出发,通过公式推导深入研究时间透镜成像系统的基础理论,然后基于理论介绍了三种不同的时间透镜实现方式,并对比了不同实现方式的优缺点。2.深入研究四波混频时间透镜成像系统,并推导了四波混频时间透镜成像系统的成像公式。重点研究了高阶色散与泵浦脉冲初始脉宽对于四波混频时间透镜成像系统成像质量的影响,并通过Matlab仿真验证了相关结论。3.对时间隐藏的概念与理论进行了具体阐述,四波混频时间透镜成像系统对脉冲信号的放大与压缩特性可以应用于时间隐藏技术,其作用包含两部分:第一个时间透镜成像系统将探测光束分割为高低频两部分,第二个时间透镜成像系统将高低频探测光恢复为原始频率探测光,两个时间透镜成像系统和色散光纤共同实现时间隐藏系统,最后通过程序仿真验证了时间隐藏效果。4.对时间透镜成像系统的时间反演特性进行研究,并将此特性应用在流密码一次加解密技术中。考虑到其加密的理论强度和实际强度都比较低,为了满足安全性更高的应用场景,提出了基于时间透镜成像系统的流密码二次加解密的实现方法,并通过程序仿真验证了其可行性。
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