基于时域泰伯效应的时域隐身系统的制作方法

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种基于时域泰伯效应的时域隐身系统。

背景技术：

隐身，这个在过去被认为不可能存在于真实世界中的技术，通过学者们的努力，已经成功的实现了空域或者时域上的隐身。空域上的隐身主要是在材料上做文章，即通过改变材料的折射率等来实现隐身。而随着隐身衣在空域上的大热，时域隐身的概念也被提出来。

时域隐身是指经过强度调制或者其他的调制方式携带了信号的光，经过时域隐身系统之后，将会被还原和未经过调制的光一样，就像调制上的信号被隐身了一样。时域隐身最先与2010年由康奈尔大学的alexanderl.gaeta研究组实现，其利用了非线性效应来产生模拟时间透镜，产生了时间间隙，将信号调制在时间带隙上，从而实现了信号的隐身。而在2013年，普渡大学的andrewm.weiner研究组利用相位调制器，产生边带，通过色散光纤将不同的边带在时域上分开，产生了时间带隙，同样将信号调制在时间带隙上，从而实现了信号的隐身。

泰伯效应，最早于1731年由泰伯发现，是指一束平面光经过一个周期性光栅后，在其传播方向上，不同的传播距离上，周期性光栅的图案会以复现出来。后来，学者发现，空域的衍射和时域上的色散的数学表达是一致的，人们便得到了时空二重性，许多空间上的概念，例如时间透镜、泰伯效应等被引入到了时域上。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于时域泰伯效应的时域隐身系统，以解决利用泰伯效应实现时域隐身问题。

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供一种基于时域泰伯效应的时域隐身系统，包括：

信号发生器件，用于产生光脉冲并调制上信号；

隐身器件，用于引入符合的色散值以实现时域隐身，其中，s为自然数，t为重复周期，β为二阶色散系数，l为色散介质长度。

在进一步的实施方案中，所述的信号发生器件包括：

模拟信号发生器，用于提供时钟信号；

主动锁模激光器，与模拟信号发生器连接，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状；

带通光滤波器，与主动锁模激光器连接，用于将光谱范围缩小；

偏振控制器，与带通光滤波器连接，用于控制光的偏振；

事件发生装置，用于产生被隐身的事件；

电放大器，与事件发生装置连接，用于将事件信号放大；

可调延时线，与偏振控制器连接，用于将被调制信号与脉冲对准；

强度调制器，与可调延时线连接，用于将光脉冲调制上信号。

在进一步的实施方案中，所述的隐身器件包括：

掺铒光纤放大器，用于将光信号进行放大；

色散器件，与掺铒光纤放大器连接，用于引入符合的色散值；

光电探测器，与色散器件连接，用于探测系统输出的波形。

在进一步的实施方案中，所述的被调制的光脉冲的消光比为0.5-0.9。

在进一步的实施方案中，所述的调制的信号为周期性或非周期性信号。

在进一步的实施方案中，所述的光脉冲序列的重复频率为1—43ghz。

在进一步的实施方案中，所述的色散器件为色散光纤。

(三)有益效果

本发明的基于时域泰伯效应的时域隐身系统，将被调制上强度信息的脉冲序列的能量进行重新分布，使其在一定时间范围内得到平均，这样得到的输出光将于光源的输出光看起来一致，从而实现了良好时域隐身的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的系统框图；

图2是本发明实施例中主动锁模激光器的输出光脉冲的时域波形；

图3是本发明实施例中脉冲经过强度调制器之后携带了周期性信号的时域波形；

图4是本发明实施例中脉冲经过了隐身之后的光脉冲；

图5是本发明实施例中脉冲调制上长度为2³¹-1的伪随机信号后得到的时域波形；

图6是本发明实施例中经过了时域隐身系统之后得到的时域波形。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

时域上的泰伯效应是指在相位上相同或相差2π的整数倍的脉冲序列经过特定色散值的传播介质之后，会在特定的位置上重复周期和幅值会按照不同的倍数复现出脉冲序列。这是因为脉冲序列的光谱是梳状的，且每根谱线之间的间隔为脉冲的重复频率，并且每个脉冲含有的光谱成分都是一样的，所以脉冲在经过一阶散射介质之后，每个脉冲的谱线被按照与中心波长的不同差值被不同的延迟。当一阶色散值满足特定的条件，也就是所提供的色散量足以将每个脉冲中的不同的谱线延迟到一定的时间间隔上相长，此时便有了泰伯效应，整数倍的泰伯效应需满足：其中s为自然数，t为重复周期，β为二阶色散系数，l为色散介质长度。若满足上述条件，则脉冲串在经历一定的色散介质的传播之后，每个脉冲的串的不同的分量会平均的分配到周围时刻的脉冲上，这就是时域泰伯效应的平均作用，也正是我们实现时域隐身的基础。将时域泰伯效应的时域平均效应引入到时域隐身的概念上，将被调制上强度信息的脉冲序列的能量进行重新分布，使其在一定时间范围内得到平均，这样得到的输出光将与光源的输出光看起来一致，这样就实现了时域隐身的效果。

本发明提供一种基于时域泰伯效应的时域隐身系统(如图1所示)，该时域隐身系统包括：信号发生器件和隐身器件。其中，信号发生器件包括：

模拟信号发生器1，用于提供时钟信号，同时这也是脉冲的重复频率；

主动锁模激光器2，与模拟信号发生器1连接，用于输出相位恒定的光脉冲，且光谱为梳状；光脉冲序列的重复频率可以为1—43ghz

带通光滤波器3，与主动锁模激光器2连接，用于用于将光谱范围缩小以达到可将色散光纤的色散系数视为常数；

偏振控制器6，与带通光滤波器3连接，用于控制光的偏振，使其功率稳定；

事件发生装置4，用于产生被隐身的事件；

电放大器5，与事件发生装置4连接，用于将事件信号放大至所要求的调制深度的功率；

可调延时线7，与偏振控制器6连接，用于将被调制信号与脉冲对准；

强度调制器8，与可调延时线7连接，用于将光脉冲调制上信号。从激光器输出的光脉冲被强度调制器调制之后，光脉冲序列就携带了信息。锁模激光器出射的载波经过调制之后，依然为与激光器输出的光谱一样的梳状的。强度调制的消光比应该在0.5到0.9之间。

隐身器件包括：

掺铒光纤放大器9，与强度调制器8连接，用于将光信号进行放大；

色散器件10，与掺铒光纤放大器9连接，用于引入符合的色散值；色散器件10可以是但不局限于色散光纤。与幅值均匀的脉冲序列经过色散介质的过程实现泰伯效应的平均作用一样，当传播的过程经历了特殊的色散值(s＝1,2,3…..)之后，则每个脉冲之中的不同的谱线会被线性的延迟到邻近时刻的脉冲上。所有被延迟到某一时刻的光谱成分右会重组形成新的脉冲，这样的话每一个时刻上的脉冲的能量会被平均的分配到邻近的时刻上，就实现了时域平均效应。借助于时域平均效应，就可以对携带了信息的脉冲序列的隐身。

光电探测器11，与色散器件10连接，用于探测系统输出的波形。

在本发明的一个实施例中，主动锁模激光器2的输出光脉冲的时域波形如图2所示。从主动锁模激光器2输出之后经过强度调制器8，调制上周期性信号后得到的时域波形如图3所示，可以看到此时消光比大约为0.5，脉冲的重复频率为6.61ghz。隐身器件所引入的色散为2850ps/nm，经过了本文所述的时域隐身技术之后得到的时域波形如图4所示，可以看到周期性信号已经得到了很好的隐身，变得很平坦。因此，本发明可实现周期性的信号的隐身。

在本发明的一个另一个实施例中，主动锁模激光器2的输出光脉冲的时域波形如图2所示。从主动锁模激光器2输出之后经过强度调制器8，调制上长度为2³¹-1的伪随机信号后得到的时域波形如图5所示，其脉冲的重复频率也为6.61ghz，消光比也在0.5左右。隐身器件所引入的色散为2850ps/nm，经过了本文所述的时域隐身技术之后得到的时域波形如图6所示；。显然，输出的光脉冲已经完全看不到任何的调制信息，调制上的信号得到了很好的隐藏。因此，本发明可实现非周期性的信号的隐身。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。