一種用于qkd系統(tǒng)的同步裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于量子保密通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種用于QKD系統(tǒng)的同步裝置，包括發(fā)送同步光和信號光的發(fā)送裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、可調(diào)延時模塊、單光子探測器和數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于：發(fā)送裝置發(fā)送的信號光的頻率遠(yuǎn)大于同步光的頻率，兩個頻率成倍數(shù)關(guān)系，同步光和信號光均在同一根光纖中傳輸，光電轉(zhuǎn)換裝置和可調(diào)延時模塊之間設(shè)置有低抖動倍頻器，用于將光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的同步電信號倍頻至與信號光相同的頻率信號輸出，供可調(diào)延時模塊使用以生成與信號光同頻率的單光子探測器的門控信號，以及供數(shù)據(jù)處理模塊使用以完成后續(xù)處理。本發(fā)明能夠減小同步光對信號光的影響，并保證探測器正常的門控信號，能有效提高QKD系統(tǒng)成碼率。
【專利說明】 —種用于QKD系統(tǒng)的同步裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于量子保密通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于QKD系統(tǒng)的同步裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]量子通信是目前公認(rèn)的理論上無條件安全的通信方式，擁有巨大的應(yīng)用前景，但是量子密鑰成碼率較低是制約量子通信應(yīng)用的一個重要因素，因此需要想辦法提高成碼率。一般采取的方式有兩種:提高量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)工作頻率，提高單光子探測器的探測效率。在現(xiàn)有的探測條件下，提高QKD系統(tǒng)工作頻率，需要相應(yīng)的同步系統(tǒng)支持。
[0003]同步系統(tǒng)的功能是使得發(fā)送方和接收方的光脈沖能夠一一對應(yīng)，完成位置比對過程。QKD的同步功能需要傳送同步光和信號光，通常將同步光和信號光在同一根光纖中進(jìn)行同頻傳輸，這樣同步光和信號光受環(huán)境影響可保持一致，且能夠節(jié)省光纖成本。
[0004]由于同步光和信號光是同頻在同一根光纖中傳輸?shù)?，而且同步光是強光，信號光是單光子信號，因此同步光容易對信號光產(chǎn)生較大的影響(主要為瑞利散射、拉曼散射等)，具體影響程度和同步光的強度有關(guān)，一般光強越大則影響越大。這會引起QKD系統(tǒng)錯誤率的增加，最終降低QKD系統(tǒng)的成碼率。
[0005]可以通過降低同步光的光強來減小同步光對信號光的影響，但是同步光強度也不能降得太低，這是因為同步光的光電探測器有靈敏度的限制，如果同步光強度降低至探測器靈敏度附近，會導(dǎo)致同步光的探測困難甚至丟失，這對系統(tǒng)同步是致命的。因此，要保證同步光能夠被準(zhǔn)確地探測到，同步光需要一個合適的光強。
[0006]此外，由于同步光和信號光是同頻的，如果采取提升信號光發(fā)光速率的方式來提高QKD系統(tǒng)的成碼率，則速率提升幅度會因為同步光對信號光的影響增大而受到限制，從而制約QKD系統(tǒng)工作頻率的提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于QKD系統(tǒng)的同步裝置，該裝置能夠減小同步光對信號光的影響，并保證探測器正常的門控信號，能有效提高QKD系統(tǒng)成碼率。
[0008]所述的用于QKD系統(tǒng)的同步裝置，包括發(fā)送同步光和信號光的發(fā)送裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、可調(diào)延時模塊、單光子探測器和數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于:發(fā)送裝置發(fā)送的信號光的頻率遠(yuǎn)大于同步光的頻率，兩個頻率成倍數(shù)關(guān)系，同步光和信號光均在同一根光纖中傳輸，光電轉(zhuǎn)換裝置和可調(diào)延時模塊之間設(shè)置有低抖動倍頻器，用于將光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的同步電信號倍頻至與信號光相同的頻率信號輸出，供可調(diào)延時模塊使用以生成與信號光同頻率的單光子探測器的門控信號，以及供數(shù)據(jù)處理模塊使用以完成后續(xù)處理。
[0009]優(yōu)選地，所述低抖動倍頻器為鎖相環(huán)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
[0011]1.在相同信號光發(fā)光速率的情況下，發(fā)送低頻的同步光能大大降低同步光對信號光的影響，從而有效控制QKD系統(tǒng)錯誤率，提高QKD系統(tǒng)成碼率；
[0012]2.通過倍頻方式產(chǎn)生和信號光頻率一致的探測器門控信號，保證了單光子探測器的正常工作；
[0013]3.該同步裝置支持信號光頻率的提升，在同步光頻率不變的條件下，信號光可以提升至更高的頻率，從而支持高速Q(mào)KD系統(tǒng)，提高QKD系統(tǒng)成碼率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]通過下面結(jié)合附圖對其示例性實施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。
[0015]圖1是本發(fā)明用于QKD系統(tǒng)的同步裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0017]圖1是本發(fā)明用于QKD系統(tǒng)的同步裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明包括發(fā)送同步光和信號光的發(fā)送裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、可調(diào)延時模塊、單光子探測器和數(shù)據(jù)處理模塊。發(fā)送裝置發(fā)送的信號光的頻率遠(yuǎn)大于同步光的頻率，兩個頻率成倍數(shù)關(guān)系，同步光和信號光均在同一根光纖中傳輸，光電轉(zhuǎn)換裝置和可調(diào)延時模塊之間設(shè)置有低抖動倍頻器，用于將光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的同步電信號倍頻至與信號光相同的頻率信號輸出，供可調(diào)延時模塊使用以生成與信號光同頻率的單光子探測器的門控信號，以及供數(shù)據(jù)處理模塊使用以完成后續(xù)處理。
[0018]以10kHz同步光和20MHz信號光為例，本發(fā)明的具體工作步驟如下:
[0019]1.發(fā)送裝置發(fā)送10kHz同步光及20MHz信號光,二者均在同一根光纖中傳輸；
[0020]2.同步光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換成10kHz同步電信號，經(jīng)低抖動倍頻器(本實施例中為鎖相環(huán))倍頻至20MHz同步電信號，再經(jīng)延時模塊輸出，作為單光子探測器的門控信號;
[0021]3.20MHz信號光進(jìn)入單光子探測器，在20MHz探測器門控信號的有效時間內(nèi)被探測；
[0022]4.倍頻后經(jīng)延時模塊輸出的同步電信號和單光子探測器的輸出信號，進(jìn)入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行后續(xù)處理(位置比對等過程)。
[0023]綜上所述，本發(fā)明在相同信號光發(fā)光速率的情況下，發(fā)送低頻的同步光能大大降低同步光對信號光的影響，從而有效控制QKD系統(tǒng)錯誤率，提高QKD系統(tǒng)成碼率。同時，該同步裝置支持信號光頻率的提升，在同步光頻率不變的條件下，信號光可以提升至更高的頻率，從而支持高速Q(mào)KD系統(tǒng)，提高QKD系統(tǒng)成碼率。此外,本發(fā)明通過倍頻方式產(chǎn)生和信號光頻率一致的探測器門控信號，保證了單光子探測器的正常工作。
[0024]需要注意的是，上述具體實施例是示例性的，在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)或者變形落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上面的具體描述只是為了解釋本發(fā)明的目的，并非用于限制本發(fā)明。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于QKD系統(tǒng)的同步裝置，包括發(fā)送同步光和信號光的發(fā)送裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、可調(diào)延時模塊、單光子探測器和數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于:發(fā)送裝置發(fā)送的信號光的頻率遠(yuǎn)大于同步光的頻率，兩個頻率成倍數(shù)關(guān)系，同步光和信號光均在同一根光纖中傳輸，光電轉(zhuǎn)換裝置和可調(diào)延時模塊之間設(shè)置有低抖動倍頻器，用于將光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的同步電信號倍頻至與信號光相同的頻率信號輸出，供可調(diào)延時模塊使用以生成與信號光同頻率的單光子探測器的門控信號，以及供數(shù)據(jù)處理模塊使用以完成后續(xù)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于QKD系統(tǒng)的同步裝置，其特征在于:所述低抖動倍頻器為鎖相環(huán)。
【文檔編號】H04L9/08GK104468092SQ201310434795
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:安徽量子通信技術(shù)有限公司