Исследование интегрально-оптических элементов для квантовой криптографии с фазовым кодированием
Диссертация
В настоящее время разработаны протоколы для оптических систем квантовой криптографии. Основными из них являются протокол, связанный с кодированием поляризационных состояний фотонов в двух неортогональных базисах, и протокол, основанный на фазовой модуляции с интерферометрическим детектированием. Оба протокола позволяют передать случайную последовательность бит, которая затем может быть… Читать ещё >
Содержание
- 1. Физические и схемотехнические принципы квантовой передачи информации по оптическим каналам связи
- 1. 1. Оптическое поляризационное кодирование в квантовой криптографии
- 1. 2. Оптическое фазовое кодирование в квантовой криптографии
- 1. 3. Волоконно-оптические компоненты квантовой криптографии с фазовым кодированием
- Выводы к главе 1
- 2. Моделирование и расчет оптических элементов и схем фазового кодирования для квантовых систем связи
- 2. 1. Оптический микроволноводный интерферометр со спиралевидной линией задержки: общие вопросы разработки и расчет схемотехнических вариантов ф построения
- 2. 2. Расчет и оптимизация волноводной структуры интерферометра
- 2. 3. Пространственно-временная характеристика распространения импульсного оптического сигнала в квантовом интерферометре
- 2. 4. Исследование влияния поляризационных характеристик оптического квантового кодера на видность интерференционной картины
- Выводы к главе 2
- 3. Исследование принципов построения и расчет оптических поляризационных элементов для квантовой криптографии
- 3. 1. Пространственное разделение ТЕ- и ТМ-волн в интегрально-оптическом Y-разветвителе на основе диэлектрических изотропных слоев
- 3. 2. Моделирование и расчет нового оптического разделителя
- ТЕ/ТМ поляризаций на основе металлодиэлектрического волноводного двухлучевого интерферометра
- 3. 3. Экспериментальное исследование интегрально-оптического поляризационного разделителя ТЕ- и ТМ-волн интерференционного типа
- Выводы к главе 3
Список литературы
- Физика квантовой информации. М. «Постмаркет» 2003 г.
- Charles Н. Bennett, Fran3ois Bessette, Gilles Brassard, Louis Salvail, and John Smolin, «Experimental Quantum Cryptography», J. of Cryptology 1992, 5, PP.
- Чмора A. J1. Современная прикладная криптография. М. «Гелиос АРВ» 2002 г. 244 с.
- Килин С.Я. Квантовая информация// Успехи физических наук., 1999, Т. 169, № 5, с.507−525.
- Gregoire Ribordy, Nicolas Gisin Quantum cryptography// Reviews of Modern Physics, 2002, V. 74, N 1, P. 145−195
- H. Zbinden, H. Bechmann-Pasquinucci, N. Gisin and G. Ribordy Quantum Cryptography//
- Appl. Phys., 1998, В 67, pp. 743−748,
- Молотков C.H. Экспериментальная схема квантовой криптографии на неортогональных состояниях с временным сдвигом и минимальным числом оптических компонентов// Письма в ЖЭТФ, 2003, Том 78, Вып. 10, с. 1156−1161.
- Молотков С.Н. Простая схема квантовой криптографии на задержках на базе оптоволоконного интерферометра Маха-Цендера// Письма в ЖЭТФ, 2003, Том 78, Вып. 3, с. 194−200.
- Тарасов JI.B. Квантовая оптика. М. «Физматлит» 1986 г.
- G. Ribordy, J-D. Gautier, N. Gisin, О. Guinnard and H. Zbinden «Automated «plug & play» Quantum Key Distribution
- Electronics Letters, 1998, 34, N22, pp. 2116−2117,
- D Stucki, N Gisin, О Guinnard, G Ribordy and H Zbinden
- Quantum key distribution over 67 km with a plug&play system// New Journal of Physics, 2002, N4, P41.1−41.8
- W. Tittel, J. Brendel, B. Gisin, T. Herzog, H. Zbinden and N. Gisin Experimental demonstration of quantum correlations over more than 10 km// Phys. Rev. A, 1998, 57, pp. 3229−3232,
- Гладкий В.П., Никитин B.A., Прохоров В. П., Яковенко Н. А. Элементы волноводнойоптоэлектроники для устройств функциональной обработки цифровой информации // Квантовая электроника, 1995, 22, N10, С.1027−1033.
- G.Bonfrate, M. Harlow Asymmetric Mach-Zender germano-silicate channel waveguide interferometers for quantum cryptography systems// Electronics Letters, 2001, V.37, N.13, P.846−847.
- Векшин М.М., Кулиш О. А., Яковенко Н.А «Расчет микрооптического квантового интерферометра со спиралевидной волноводной линией задержки» / Депонент в ВИНИТИ N 1482 -В2004 от 21.09.2004, Кубанский университет, г. Краснодар
- Weibin Huang, Richard R.A.Syms Analysis of Folded Erbium-Doped Planar Waveguide Amplifers by the Method of Lines// Journal of Lightwave Technol., 1999, V.17, N12, P.2658−266
- Daniel Lowe, Richard R.A.Syms Layout Optimization for Erbium-Doped Waveguide Amplifiers// Journal of Lightwave Technol., 2002, V.20, N3, P.454−462.
- Семенов A.C., Смирнов B.JI., Шмалько A.B. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации // М:-Радио и связь, 1990.
- Волноводная оптоэлектроника // под. ред. Тамира Т., М:-Мир, 1991.
- Маркузе Д. Оптические волноводы. М.: Мир, 1974, 576 с.
- Hua Deng, Guang Hai Jin Investigation of 3-D Semivectorial Finite-Difference Beam Propagation Method for Bent Waveguides // Journal of Lightwave Technol., 1998, V.16, N5, P.915−922.
- Junji Yamauchi, Osamu Saito Polarization Dependence of Pure Bending Loss in Slab
- Optical Waveguides// IEICE Trans. Electron. 1996, V. E79-C, N 6, P 870−873.
- William Berglung, Anand Gopinath WKB Analysis of Bend Losses in Optical Wavwguides// Journal of Lightwave Technol., 2000, V.18, N8, P. l 161−1165.
- Rivera M. A Finite Difference BPM Analysis of Bent Dielectric Waveguides // Journal of Lightwave Technol., 1995, V.13, N2, P.233−238.
- M.Rivera Lowest-order mode transmission in multimode dielectric S-bends// Optical and Quantum Elektronics, 1997, N 29, P. 323−333
- R.T.Deck, M. Mirkov Determination of Bending Losses in Rectangular Waveguides// Journal of Lightwave Technol., 1998, V.16, N9, P. 1703−1714.
- Mario N. Armenise, Vittorio M.N.Passaro Modeling and Design of a Novel Miniaturized Integrated Optical Sensor for Gyroscope Systems// Journal of Lightwave Technol., 2001, V.19, N10, P.1476−1494.
- K.R.Hiremath Modeling of 2D Cylindrical Integrated Optical Microresonators // Research Report, University of Twente, Department of Applied Mathematics, 2003
- Mordehai Heiblum, Jay H. Harris Analysis of Curved Optical Waveguides by Conformal Transformation// Journal of Quantum Elektronics, 1975, V. QE-11, N 2, P. 75−83.
- Akihiro Maruta, Masanori Matsuhara Analysis of Lightwave Propagation in a Bent Waveguide by the Galerkin Method// IEICE Trans. Electron. 1992, V. E75-C, N 6, P 736−740.
- Peter Bienstman, E. Six, M. Roelens Calculation of Bending Losses in Dielectric Waveguides Using Eigenmode Expansion and Perfectly Matched Layers// IEEE Photonics Technology Letters, 2002, V. 14, N 2, P. 164−166.
- I.C.Goyal, R.L.Gallawa Bent Planar Waveguides and Whispering Gallery Modes: A New Method of Analysis// Journal of Lightwave Technol., 1990, V.8, N5, P.768−774.
- Meint К. Smit, Erik C.M.Pennings A Normalized Approach to the Design of Low-Loss Optical Waveguide Bends// Journal of Lightwave Technol., 1993, V. l 1, N11,1. P. 1737−1742
- K.Thyagarajan, Supriya Diggavi Analytical investigations of leaky and absorbing planar structures// Optical and Quantum Elektronics, 1987, N 19, P. 131−137.
- Ajoy K. Ghatak, K. Thyagarajan Numerical Analysis of Planar Optical Waveguides Using6У
- Matrix Approach// Journal of Lightwave Technol., 1987, V. LT-5, N5, P.660−667.
- M.R.Ramadas, E. Garmire Analysis of absorbing and leaky planar waveguides: a novel method// Optics Letters, 1989, V. 14, N 7, P. 376−378.
- Weiping Huang, Raed M. Shubair The Modal Characteristics of ARROW Structures// Journal of Lightwave Technol., 1992, V.10, N8, P.1015−1022.
- Yasuhide Tsuji, Masanori Koshiba Guided-Mode and Leaky-Mode Analysis by Imaginary Distance Beam Propagation Method Based on Finite Element Scheme// Journal of Lightwave Technol., 2000, V.18, N4, P.618−623.
- Hayata К., Nagai М. Finite element formalisn for nonlinear slab-guided waves // IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques. 1988. V.36, № 7. P. 1207−1215.
- Koichi Hirayama, Koichiro Suzuki Finite-Element Analysis of Leaky Wave in a Dielektric Ring Resonator // IEICE Transactions on Electronics, 2002, V. J85-C, N12, P.1233−1235
- Toshio Yamamoto, Masanori Koshiba Analysis of Curvature Losses of Whispering Gallery Modes in an Optical Dielectric Disk by the Finitelement Method// Journal of Lightwave Technol., 1994, V.12, N1, P.59−63.
- Rivera M. «Lowest-order mode transmission in multimode dielectric S-bends»// Optical and Quantum Electronics, 1997, 29, pp.323−333
- Ф. Снайдер А., Лав Д. Теория оптических волноводов // М:-Радио и связь, 1987.
- Rowland D. Nonpertubative calculation of bending loss for a pulse in a bent planar waveguide// IEE Proceedings, 1997, 144, N2, pp.91−96
- Войтович H.H., Каценеленбаум Б. З., Сивов A.H. Собственные волны диэлектрических волноводов сложного сечения (обзор)// радиотехника и электроника. 1979, Т. 24, № 7, с. 1245−1263.
- Боголюбов А.Н., Делицын A.JI., Красильникова А. В., Минаев Д. В., Свешников А. Г. Математическое моделирование волноведущих систем на основе метода конечных разностей // Зарубежная радиоэлектроника, 1998, N5, С. 39−54.
- Marcuse D. Solution of the Vector Wave Equation for General Dielectric Waveguides by the Galerkin Method. // IEEE J. Quatum Electron. 1992.V.28, N.2. P. 459−465.
- Koshiba M., Maruyama S., Hirayama K. A Vector Finite Element Method With the
- High-Order Mixed-Interpolation-Type Triangular Elements for Optical Waveguiding Problems. Journal of Lightwave technology, Vol. 12, № 3, 1994.
- Koshiba M., Tsuji Y. Design and modeling of microwave photonic devices// Optical and Quantum Electronics, № 30, 1998, pp.
- Koshiba M., Hayata K., Suzuki M. Improved Finite-Element Formulation in Terms of the Magnetic Field Vector for Dielectric Waveguides. IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, № 3, 1985.
- Разностная аппроксимация двумерного волнового уравнения для расчета модовой структуры световодов
- Межвузовский сборник научных трудов «Проблемы совершенствования систем защиты информации и образовательных технологий подготовки военных специалистов», КВИ, Краснодар, 2003, № 4, С. 159−161
- Burns W.K., Milton A.F. Mode conversion in planar dielectric separating waveguides // IEEE Journal of Quantum Electronics, 1975, V. l 1, N1, P.32−39.
- Wei P.K., Wang W.S. A TE-TM mode splitter on LiNb03 using Ti, Ni, and MgO diffusions // IEEE Photonics Technology Letters, 1994, V.6, N2, P.245−248.
- Lee S.-S., Garner S., Steier W., Shin S.-Y. Integrated optical polarization splitter based on photobleaching-induced birefringence in azo dye polymers // Applied Optics, 1999, V.38, N3, P.530−533.
- Векшин M.M., Гладкий В. П., Никитин В. А., Яковенко Н. А. Интегрально-оптические поляризаторы на основе многослойных диэлектрических волноводов // Автометрия, 1998, N5, С.58−65.
- Векшин М.М., Кулиш О. А., Яковенко Н. А. «Пространственное разделение ТЕ- и ТМ-волн в интегрально-оптическом разветвителе на основе диэлектрических изотропных слоев»// Автометрия, 2004, 40, N4 с.50−56
- Ctyroky J., Janta J., Proks J. Two-mode-interference Ti: LiNb03 electro-opticpolarisation-independent switch or polarisation splitter // Electronics letters, 1991, 27, N11, P. 965−966.
- Thyagarajan K., Pilevar S. Resonant tunneling three-waveguide polarization splitter // J. Lightwave Technol., 1992, V.10, N10, P.1334−1337.
- Miliou A.N., Srivasta R., Ramaswamy R.V. A 1.3 fim directional coupler polarization splitter by ion exchange // J. Lightwave Technol., 1993, V. l 1, N2, P.220−225.
- Maruyama H., Haruna M., Nishinara H. TE-TM mode splitter using directional coupling between heterogeneous waveguides in LiNbCh. Journal of Lightwave Technology 1995, V.13, N7, pp.1550−1554
- Rahman B.M.A., Somasiri N. Design of optical polarization splitters in a single-section deeply etched MMI waveguide // Applied Physics В 73, 2001, P. 613−618.
- Shani Y., Henry С. H. Four-port integrated optic polarization splitter// Appl. Optics, 1990, V. 29, N 3, pp 337−339.
- Yamamoto Y., Kamiya T., Yanai H. Characteristics of optical guided modes in multilayer metal-clad planar optical guide with low index dielectric buffer layer // IEEE J. Quantum Electron, 1975, V. l 1, N9, P.729−736.
- Kaminov I.P., Mammel W.L., Weber H.P. Metal-clad optical waveguides: analytical and experimental study// Applied Optics, 1974, V.13, February, P. 396−405.
- Быковский Ю.А., Гончаров И. Г., Золотарев В. А. Дисперсионные свойства оптических волноводов с металлическим покрытием // Квантовая электроника, 1985, Т.12, N7, С.1524−1526.
- Al-Bader S.J., Jamid J. A. Comparison of absorption loss in metal-clad optical waveguides // IEEE Trans. MTT, 1986, V.34, N 2, P.310 -314.
- Быковский Ю.А., Гончаров И. Г., Золотарев В. А. Исследование дисперсионных свойств оптических волноводов с металлическим покрытием // Квантовая электроника, 1985, Т.12, N11, С.2353−2355.
- Быковский Ю.А., Гончаров И. Г., Золотарев В. А. Дисперсионные свойства оптических волноводов с металлическим покрытием // Квантовая электроника, 1985, Т.12, N7, С.1524−1526.
- Yamamoto Y., Kamiya T., Yanai Н. Characteristics of optical guided modes in multilayer metal-clad planar optical guide with low index dielectric buffer layer // IEEE J. Quantum Electron, 1975, V. l 1, N9, P.729−736.
- Sletten M., Seshadri S.R. Thick metal surface-polariton polarizer for a planar optical waveguide // J. Opt. Soc. Amer., A, 1990, V.7, N7, P. 1174−1184.ш
- Sun L., Yip G.L. Analysis of metal-clad optical waveguide polarisers by the vector beam propagation method // Appl.Opt., 1994, V.33, N6, P. 1047 10 506.
- Ctyroky J., Yee S.S., Gauglitz G. Surface plasmon resonance sensors: review // Sensors and Actuators. B. 1999. V.54,N13. P.3−11.
- Thyagarajan K., Diggavi S., Ghatak A.K. Integrated-optic polarization-splitting directional coupler // Optics Letters, 1989, V.14, N23, P.1333−1335
- Verbeek B.H., Henry C.H., Olsson N.A. Integrated Four-Channel Mach-Zehnder Multi/Demultiplexer Fabricated with Phosphorous Doped Si02 Waveguides on Si // Journal of Lightwave Technology, 1988, V.6, N6, pp.1011−1015.
- M. M. Vekshin, O.A. Culish, N.A. Yacovenko «Integrated-optic metal-clad channel waveguides: three-dimensional simulation and sensitivity considerations"// Proceedings of SPIE, 2002, V.4900, pp. 447−450
- Ramaswamy R.V. Ion-exchanged glass waveguides: a review // J. Lightwave Technol., 1988, V.6, N6, P.984−1001.
- Tsuji Y., Koshiba M. A finite element beam propagation method for strongly guiding and longitudinally varying optical waveguides // Journal of Lightwave Technology, 1997, V.14, N2, P.217−222
- Hadley R. G Transparent boundary condition for beam propagation method // IEEE J. Quant. Electron., 1992, V.28, N1, P.363−370
- Бондаренко С.Г., Векшин М. М., Кулиш О. А., Яковенко Н.А «Пространственный оптический разделитель ТЕ- и ТМ-волн на основе металлодиэлектрического двухлучевого волноводного интерферометра"// Микросистемная техника, 2004, N12, с. 31−34