本發(fā)明涉及量子保密通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種本地主動相位補償系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

量子密鑰分發(fā)基于量子力學基本原理，被證明理論上能實現(xiàn)無條件的安全通信，引起了社會的廣泛關(guān)注。量子密鑰分發(fā)可分為連續(xù)變量的量子密鑰分發(fā)和離散變量的量子密鑰分發(fā)。其中，離散變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)最接近實際應(yīng)用，最常用的編碼方式有相位編碼和偏振編碼，對于相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，相位漂移是影響其實際性能以及能否在實際環(huán)境下長期穩(wěn)定運行的重要因素之一。

現(xiàn)有技術(shù)中的相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的四相位掃描的主動相位補償方案：Bob固定加載調(diào)制電壓，掃描Alice端相位調(diào)制器的單光子干涉曲線，根據(jù)干涉曲線得到Alice的半波電壓及四個相位工作點，然后依次固定Alice的每個工作點，Bob在一定電壓范圍內(nèi)逐次加載電壓，分別掃描一條單光子干涉的計數(shù)曲線，并根據(jù)干涉曲線的結(jié)果計算編碼矩陣，若編碼矩陣滿足理想編碼矩陣則相位補償完畢，否則，Alice調(diào)整工作點，Bob再次掃描單光子干涉曲線。相位補償過程中，Alice每進行一次工作點的調(diào)整就需要Bob掃描4條單光子干涉的計數(shù)曲線，增加了主動相位補償過程的時間和復雜度。同時，四相法的相位補償過程需要雙方進行信息交互，然而，主動相位補償攻擊(APC)能夠根據(jù)交互信息獲得每個光子所加載的確切的相位信息，這可能會給EVE開起新的后門。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種本地主動相位補償系統(tǒng)與方法，以改善上述問題。

第一方面，本發(fā)明提供了一種本地主動相位補償系統(tǒng)，包括第一激光光源、第一激光調(diào)制處理裝置、第一光強探測裝置、第一控制器、第一光開關(guān)、光衰減器以及第二激光光源、第二激光調(diào)制處理裝置、第二光強探測裝置以及第二控制器，所述第一控制器分別與所述第一光強探測裝置、所述第一激光調(diào)制處理裝置電連接，所述第一激光調(diào)制處理裝置、所述第一光開關(guān)以及所述光衰減器依次光連接，所述第二控制器分別與所述第二光強探測裝置、所述第二激光調(diào)制處理裝置電連接，

在所述第一光開關(guān)處于斷開狀態(tài)時，所述第一激光光源發(fā)出的激光入射進所述第一激光調(diào)制處理裝置；

所述第一控制器用于控制所述第一激光調(diào)制處理裝置執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖和第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制，相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉的操作；

所述第一控制器還用于接收所述第一光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據(jù)所述多個調(diào)相電壓、所述多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并根據(jù)第一光脈沖干涉曲線獲取第一相位調(diào)制器的四個第一工作點；

所述第二激光光源發(fā)出的激光入射進所述第二激光調(diào)制處理裝置；

所述第二控制器用于控制所述第二激光調(diào)制處理裝置執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第二長臂光纖和第二短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓在沿第二短臂光纖的傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制，在傳輸完畢后，相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉的操作；

所述第二控制器還用于接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據(jù)所述多個調(diào)相電壓、所述多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并根據(jù)第二光脈沖干涉曲線獲取第二相位調(diào)制器的四個第二臨時工作點；

在所述第一光開關(guān)處于閉合狀態(tài)時，所述第一控制器還用于再次控制所述第一激光調(diào)制處理裝置執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬小于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖和第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸，在傳輸過程中固定加載其中一個第一工作點對應(yīng)的調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖的傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制；

在第一長臂光纖和第一短臂光纖傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經(jīng)一長程光纖后入射至所述第二激光調(diào)制處理裝置；

所述第二激光調(diào)制處理裝置用于將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓對先沿長臂光纖傳輸，后沿第二短臂光纖的一束光脈沖進行相位調(diào)制，傳輸完畢后，使先沿第一長臂光纖傳輸后沿第二短臂光纖傳輸?shù)墓饷}沖與先沿第一短臂光纖后沿第二長臂光纖的光脈沖進行干涉；

所述第二控制器還用于再次接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的處于多個調(diào)相電壓下的光脈沖的多個光強，并依據(jù)所述多個調(diào)相電壓、所述多個光強掃描出聯(lián)合光脈沖干涉曲線，從聯(lián)合光脈沖干涉曲線找出一個與其中一個第二臨時工作點關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓對應(yīng)的點，并通過聯(lián)合光脈沖干涉曲線上與該點的關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓和與該點對應(yīng)的第二臨時工作點關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓的差值得出相位漂移參數(shù)，依據(jù)所述相位漂移參數(shù)調(diào)整第二相位調(diào)制器的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種本地主動相位補償方法，應(yīng)用于本地主動相位補償系統(tǒng)，應(yīng)用于本地主動相位補償系統(tǒng)，所述本地主動相位補償系統(tǒng)包括第一激光光源、第一激光調(diào)制處理裝置、第一光強探測裝置、第一控制器、第一光開關(guān)、光衰減器以及第二激光光源、第二激光調(diào)制處理裝置、第二光強探測裝置以及第二控制器，所述第一控制器分別與所述第一光強探測裝置、所述第一激光調(diào)制處理裝置電連接，所述第一激光調(diào)制處理裝置、所述第一光開關(guān)以及所述光衰減器依次光連接，所述第二控制器分別與所述第二光強探測裝置、所述第二激光調(diào)制處理裝置電連接，

在所述第一光開關(guān)處于斷開狀態(tài)時，所述第一激光光源發(fā)出的激光入射進所述第一激光調(diào)制處理裝置，

所述第一控制器控制所述第一激光調(diào)制處理裝置執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過光纖干涉環(huán)的第一長臂光纖與第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制，并使相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉；

所述第一控制器接收所述第一光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據(jù)所述多個調(diào)相電壓、所述多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并獲取第一光脈沖干涉曲線的四個第一工作點；

所述第二激光光源發(fā)出的激光入射進所述第二激光調(diào)制處理裝置；

所述第二控制器控制所述第二激光調(diào)制處理裝置執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第二長臂光纖與第二短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓在沿第二短臂光纖的傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制，在傳輸完畢后，將相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉；

所述第二控制器接收所述第二光強探測裝置輸出的接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的光脈沖的多個光強，并依據(jù)所述多個調(diào)相電壓、所述多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并獲取第二光脈沖干涉曲線的四個第二臨時工作點；

在所述第一光開關(guān)處于閉合狀態(tài)時，所述第一控制器再次控制所述第一激光調(diào)制處理裝置執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬小于脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖與第一短臂光纖時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖與第一短臂光纖進行傳輸；且在傳輸過程中固定加載其中一個第一工作點對應(yīng)的調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖的傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制；

在第一長臂光纖和第一短臂光纖傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經(jīng)一長程光纖通過所述光衰減器后入射至所述第二激光調(diào)制處理裝置；

所述第二激光調(diào)制處理裝置將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖與第二短臂光纖進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓對先沿長臂光纖傳輸，后沿第二短臂光纖的一束光脈沖進行相位調(diào)制，傳輸完畢后，使先沿第一長臂光纖后沿第二短臂光纖的光脈沖與先沿第一短臂光纖后沿第二長臂光纖的光脈沖進行干涉；

所述第二控制器再次接收所述第二光強探測裝置輸出的采集到的干涉后的處于多個調(diào)相電壓下的光脈沖的多個光強，并依據(jù)所述多個調(diào)相電壓、所述多個光強掃描出聯(lián)合光脈沖干涉曲線，從聯(lián)合光脈沖干涉曲線找出一個與其中一個第二臨時工作點關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓對應(yīng)的點，并通過聯(lián)合光脈沖干涉曲線上與該點的關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓和與該點對應(yīng)的第二臨時工作點關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓的差值得出相位漂移參數(shù)，依據(jù)所述相位漂移參數(shù)調(diào)整第二相位調(diào)制器的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種本地主動相位補償系統(tǒng)與方法，由于信號發(fā)送端的工作點的確定過程完全在本地完成，信號接收端臨時工作點的確定也完全在本地完成，從而避免了在經(jīng)典信道傳輸掃描結(jié)果，使得EVE無法獲取相位信息，提高了系統(tǒng)安全性；再者信號發(fā)送端和信號接收端的本地補償和聯(lián)合補償過程掃描的是強光脈沖干涉曲線，縮短了掃描時間，提高了信息占空比。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明實施例提供的第一種本地主動相位補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的第二種本地主動相位補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3～圖6為本發(fā)明實施例提供的第二種本地主動相位補償系統(tǒng)的流程圖。

圖標：101-第一激光光源；102-第一激光調(diào)制處理裝置；103-第一光強探測裝置；104-第一控制器；105-第一光開關(guān)；106-光衰減器；107-第一短臂光纖；108-第一長臂光纖；109-長程光纖；110-第一強度調(diào)制器；111-第一相位調(diào)制器；112-第一光分束器；113-第一光耦合器；114-第一法拉第鏡；115-第二法拉第鏡；116-第一單光子探測器；117-第二單光子探測器；118-第一光分束耦合器；201-第二激光光源；202-第二激光調(diào)制處理裝置；203-第二光強探測裝置；204-第二控制器；205-第二光開關(guān)；206-第二短臂光纖；207-第二長臂光纖；208-第二強度調(diào)制器；209-第二相位調(diào)制器；210-第二光分束器；211-第二光耦合器；212-第三法拉第鏡；213-第四法拉第鏡；214-第三光開關(guān)；215-環(huán)形器；216-第二光分束耦合器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1、圖2，本發(fā)明實施例提供的一種本地主動相位補償系統(tǒng)，該本地主動相位補償系統(tǒng)包括第一激光光源101、第一激光調(diào)制處理裝置102、第一光強探測裝置103、第一控制器104、第一光開關(guān)105、光衰減器106以及第二激光光源201、第二激光調(diào)制處理裝置202、第二光強探測裝置203以及第二控制器204。第一控制器104分別與第一光強探測裝置103、第一激光調(diào)制處理裝置102電連接，第一激光調(diào)制處理裝置102、第一光開關(guān)以及光衰減器106依次光連接，第二控制器204分別與第二光強探測裝置203、第二激光調(diào)制處理裝置202電連接。

其中，第一激光光源101、第一激光調(diào)制處理裝置102、第一光強探測裝置103、第一控制器104、第一光開關(guān)105構(gòu)成信號發(fā)送端，第二激光光源201、第二激光調(diào)制處理裝置202、第二光強探測裝置203以及第二控制器204構(gòu)成信號接收端。信息發(fā)送端獲取四個工作點的方式為：

在第一光開關(guān)105處于斷開狀態(tài)時，第一激光光源發(fā)出的激光入射進第一激光調(diào)制處理裝置102。

第一控制器104用于控制第一激光調(diào)制處理裝置102執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過光纖干涉環(huán)的第一長臂光纖108與第一短臂光纖107時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸，且在傳輸過程中對所述第一相位調(diào)制器加載多個調(diào)相電壓使沿第一短臂光纖傳輸?shù)墓饷}沖的相位得到調(diào)制，使相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉的操作。

具體地，第一激光調(diào)制處理裝置102的結(jié)構(gòu)以及第一控制器104控制第一激光調(diào)制處理裝置102執(zhí)行上述的操作包括但不限于以下兩種：

第一種：

如圖1所示，光纖干涉環(huán)為馬赫-曾德爾干涉環(huán)，第一激光調(diào)制處理裝置102包括第一強度調(diào)制器110、第一相位調(diào)制器111、第一光分束器112以及第一光耦合器113，第一控制器104分別與第一強度調(diào)制器110、第一相位調(diào)制器111電連接。

第一激光光源發(fā)出激光入射進第一強度調(diào)制器110；

第一控制器104用于控制第一強度調(diào)制器110將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過馬赫-曾德爾干涉環(huán)的第一長臂光纖108與第一短臂光纖107時所引起的時間差；

經(jīng)第一強度調(diào)制器110調(diào)制后的光脈沖入射進第一光分束器112，經(jīng)第一光分束器112后光脈沖被分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸，且在傳輸過程中第一控制器104用于控制第一相位調(diào)制器111加載多個調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖107傳輸?shù)墓饷}沖進行相位調(diào)制，在傳輸完畢后兩束光脈沖入射進第一光耦合器113發(fā)生干涉。

第二種：

如圖2所示，光纖干涉環(huán)為法拉第干涉環(huán)，第一激光調(diào)制處理裝置102包括第一強度調(diào)制器110、第一相位調(diào)制器111、第一光分束耦合器118、第一法拉第鏡114、第二法拉第鏡115，控制器分別與第一強度調(diào)制器110、第一相位調(diào)制器111電連接，

第一激光光源發(fā)出激光入射進第一強度調(diào)制器110，第一控制器104用于控制第一強度調(diào)制器110將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過法拉第干涉環(huán)的第一長臂光纖108與第一短臂光纖107時所引起的時間差；

經(jīng)第一強度調(diào)制器110調(diào)制后的光脈沖入射進第一光分束耦合器118，經(jīng)第一光分束耦合器118后光脈沖被分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸，且在傳輸過程中第一控制器104用于控制第一相位調(diào)制器111加載多個調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖107的傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制，在傳輸完畢后兩束光脈沖分別經(jīng)第一法拉第鏡114、第二法拉第鏡115反射回第一光分束耦合器118發(fā)生干涉。

第一控制器104還用于接收第一光強探測裝置103輸出的多個光強，并依據(jù)多個調(diào)相電壓、多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并根據(jù)第一光脈沖干涉曲線獲取第一相位調(diào)制器111的四個第一工作點。

其中，四個第一工作點分別為第一光脈沖干涉曲線的一個周期內(nèi)的功率極大值點P_a,max、功率半值點功率極小值點P_a,min分別對應(yīng)的調(diào)相電壓值V_a,0、V_a,π以及其中V_a,half＝|V_a,π-V_a,0|。

具體地，獲取四個第一工作點的方式可以為第一控制器104選取第一光脈沖干涉曲線上相鄰的兩個光強值極值點(其中為一個極大值點，另外一個為極小值點)之間為一個周期。當光強處于極大值點p_a,max時，此時干涉的兩光脈沖的相位差為0，也稱為0相點，對應(yīng)的調(diào)相電壓記作V_a,0；當光強處于極小值點p_a,min時，此時干涉的兩光脈沖的相位差為π，也稱為π相點，對應(yīng)的調(diào)相電壓記作V_a,π；根據(jù)0相點和π相點得出第一相位調(diào)制器111的半波電壓V_a,half＝|V_a,π-V_a,0|；當光強值取時，此時干涉的兩光脈沖的相位差為也稱為相點，對應(yīng)的調(diào)相電壓記作由此得到相點對應(yīng)的調(diào)相電壓為

信息接收端獲取四個第二臨時工作點的方式為：

第二激光光源發(fā)出的激光入射進第二激光調(diào)制處理裝置202。

第二控制器204用于控制第二激光調(diào)制處理裝置202執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第二長臂光纖與第二短臂光纖206時所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第二長臂光纖與第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓對沿第二短臂光纖206傳輸?shù)墓饷}沖進行相位調(diào)制，在傳輸完畢后，使相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉的操作。

具體地，第二激光調(diào)制處理裝置202的結(jié)構(gòu)以及第二控制器204控制第二激光調(diào)制處理裝置202執(zhí)行上述的操作包括但不限于以下兩種：

第一種：

如圖1所示，光纖干涉環(huán)為馬赫-曾德爾干涉環(huán)，第二激光調(diào)制處理裝置202包括第二強度調(diào)制器208、第二相位調(diào)制器209、第二光分束器210以及第二光耦合器211，第二控制器204分別與第二強度調(diào)制器208、第二相位調(diào)制器209電連接，

第二激光光源發(fā)出激光入射進第二強度調(diào)制器208，

第二控制器204用于控制第二強度調(diào)制器208將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過馬赫-曾德爾干涉環(huán)的第二長臂光纖207與第二短臂光纖206時所引起的時間差；

經(jīng)第二強度調(diào)制器208調(diào)制后的光脈沖入射進第二光分束器210，經(jīng)第二光分束器210后光脈沖被分為兩束分別沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中第二控制器204用于控制第二相位調(diào)制器209加載多個調(diào)相電壓對沿第二短臂光纖206的傳輸?shù)墓饷}沖進行相位調(diào)制，在傳輸完畢后，兩束光脈沖入射進第二光耦合器211發(fā)生干涉。

第二種：

如圖2所示，光纖干涉環(huán)為法拉第干涉環(huán)，第二激光調(diào)制處理裝置202包括第二強度調(diào)制器208、第二相位調(diào)制器209、第二光分束耦合器216、環(huán)形器215、第二光開關(guān)205、第三法拉第鏡212以及第四法拉第鏡213，第二控制器204分別與第二強度調(diào)制器208、第二相位調(diào)制器209電連接。

第一光開關(guān)105處于斷開狀態(tài)，第二光開關(guān)205處于切換至與第二強度調(diào)制器208連接且第三光開關(guān)214切換至與第二光強探測裝置203連接時，

第二激光光源發(fā)出激光入射進第二強度調(diào)制器208，

第二控制器204用于控制第二強度調(diào)制器208將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬大于脈沖經(jīng)過法拉第干涉環(huán)的第二長臂光纖207與第二短臂光纖206時所引起的時間差；

經(jīng)第二強度調(diào)制器208調(diào)制后的光脈沖入射進第二光分束耦合器216，經(jīng)第二光分束耦合器216后光脈沖被分為兩束分別沿第二長臂光纖與207第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中第二控制器204用于控制第二相位調(diào)制器209加載多個調(diào)相電壓對沿第二短臂光纖206傳輸?shù)墓饷}沖進行相位調(diào)制，傳輸完畢后兩束光脈沖分別經(jīng)第三法拉第鏡212、第四法拉第鏡213反射回第二光分束耦合器216發(fā)生干涉。

第二控制器204用于接收第二光強探測裝置203輸出處于多個調(diào)相電壓下的多個光強，并依據(jù)多個調(diào)相電壓、多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并根據(jù)第二光脈沖干涉曲線獲取第二相位調(diào)制器的四個第二臨時工作點。

其中，四個第二臨時工作點分別為第二光脈沖干涉曲線的一個周期內(nèi)的功率極大值點P_b,max、功率半值點功率極小值點P_b,min分別對應(yīng)的調(diào)相電壓值V_b,0、V_b,π以及其中V_b,half＝|V_b,π-V_b,0|。

四個第二臨時工作點對應(yīng)的調(diào)相電壓獲取的方式與四個第一工作點的方式相同，在此就不再多做贅述。

在關(guān)閉第二激光光源201、第一光開關(guān)105處于閉合狀態(tài)、第二光開關(guān)205切換至與長程光纖109連接、第三光開關(guān)214切換至與第二光強探測裝置連接時，第一控制器104還用于再次控制第一激光調(diào)制處理裝置102執(zhí)行將激光調(diào)制成光脈沖，且光脈沖的脈寬小于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107所引起的時間差，然后將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸；在傳輸過程中對所述第一相位調(diào)制器111固定加載第一工作點中的一個調(diào)相電壓使沿第一短臂107光纖傳輸?shù)墓饷}沖相位得到調(diào)制。

具體地，第一控制器104執(zhí)行上述操作的方式也包括兩種，具體請分別參照上述的第一控制器104控制第一激光調(diào)制處理裝置102執(zhí)行上述的操作，在此就不再多做贅述。

在第一長臂光纖108和第一短臂光纖107傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經(jīng)一長程光纖109通過光衰減器106后入射至第二激光調(diào)制處理裝置202；第二激光調(diào)制處理裝置202用于將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸，且在傳輸過程中加載多個調(diào)相電壓對先沿第一長臂光纖108傳輸，后沿第二短臂光纖206的一束光脈沖進行相位調(diào)制，傳輸完畢后，將先沿第一長臂光纖108后沿第二短臂光纖206傳輸?shù)墓饷}沖與先沿第一短臂光纖107后沿第二長臂光纖207的光脈沖進行干涉。

第二控制器204還用于再次接收第二光強探測裝置203輸出的處于多個調(diào)相電壓下的多個光強，并依據(jù)多個調(diào)相電壓、多個光強掃描出聯(lián)合光脈沖干涉曲線。從聯(lián)合光脈沖干涉曲線找出一個與其中一個第二臨時工作點關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓對應(yīng)的點，并通過聯(lián)合光脈沖干涉曲線上與該點的關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓和與該點對應(yīng)的第二臨時工作點關(guān)聯(lián)的調(diào)相電壓的差值得出相位漂移參數(shù)，依據(jù)所述相位漂移參數(shù)調(diào)整第二相位調(diào)制器209的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

需要說明的是，本實施例中，所述第一光強探測裝置103或第二光強探測裝置203為光電探測器或處于線性工作模式的單光子探測器。

相位補償完畢后，進行密鑰分發(fā)的方式可以為當光纖干涉環(huán)為法拉第干涉環(huán)時，密鑰分發(fā)的過程如下：

首先，假設(shè)：

發(fā)送端的調(diào)相電壓值V_a,0,均代表邏輯比特0，V_a,π,均代表邏輯比特1；

接收端從中隨機選擇調(diào)相電壓加載相位；

③當?shù)诙夥质詈掀魈幭嘤龅膬擅}沖的相位差為0時，若其中第一單光子探測器116響應(yīng)，則接收端反推得發(fā)送端發(fā)送的是比特0；當?shù)诙夥质詈掀魈幭嘤龅膬擅}沖的相位差為π時，若第二單光子探測器116響應(yīng)，接收端反推得發(fā)送端發(fā)送的是比特1。

第一步，第一光開關(guān)105切換至光衰減器106所在光路，第二光開關(guān)205切換至長程光纖109所在的光路，第三光開關(guān)214切換至第一單光子探測器所在的光路，使第一單光子探測器116、第二單光子探測器117工作在蓋革模式，并關(guān)閉接收端的第二激光光源201。

第二步，發(fā)送端按照上述方式重新調(diào)制光脈沖寬度，第一控制器104控制脈寬，且光脈沖的脈寬大于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107所引起的時間差。然后光脈沖入射進第一光分束耦合器118被分為兩束脈沖，分別走第一長臂光纖108與第一短臂光纖107，然后兩束光脈沖被第一法拉第鏡114、第二法拉第鏡115反射后一前一后再次進入第一光分束耦合器118。第一控制器104隨機選擇先前確定的四個第一工作點的中的任意一個調(diào)相電壓，對經(jīng)過第一相位調(diào)制器111的光脈沖調(diào)制一個相位并且為0,π,或的概率是均等的。兩個光脈沖從第一光分束耦合器118出來，一前一后經(jīng)光衰減器106、長程光纖109和以及第二光分束耦合器113，從而兩個光脈沖被分成了四個脈沖，分別走法拉第干涉環(huán)的第二長臂光纖207與第二短臂光纖206，最后被第三法拉第鏡212以及第四法拉第鏡213反射回第二光分束耦合器216。接收端的第二控制器204隨機選擇第二工作點的中任意的一個調(diào)相電壓，對一前一后兩次經(jīng)過第二相位調(diào)制器209的兩個光脈沖均調(diào)制一個相位且為0,或的概率是均等的。四個脈沖中先走第一長臂光纖108、后走第二短臂光纖206的脈沖和先走第一短臂光纖107、后走第二長臂光纖207的脈沖的相位差且兩脈沖在第二光分束耦合器216處干涉，干涉后的脈沖信號會使第一單光子探測器116或第二單光子探測器117發(fā)生響應(yīng)。

第三步：獲得原始密鑰。

當時，若第一單光子探測器116響應(yīng)，根據(jù)假設(shè)條件則反推得發(fā)送端發(fā)送的是比特0；當時，若第二單光子探測器117響應(yīng)，根據(jù)假設(shè)條件則反推得發(fā)送端發(fā)送的是比特1。由此，接收端結(jié)合第一單光子探測器116或第二單光子探測器的響應(yīng)情況，得到原始密鑰。

第四步：對基。

接收端將第二相位調(diào)制器209被調(diào)制的相位信息通過經(jīng)典信道發(fā)送給發(fā)送端，發(fā)送端將滿足和的比特的序號發(fā)送給接收端，雙方只保留序號對應(yīng)的比特串，從而得到篩選碼。

第五步：誤碼估計。

接收端隨機選擇篩選碼中的N個比特通過經(jīng)典信道發(fā)送給發(fā)送端，發(fā)送端將錯誤比特的個數(shù)n告知接收端，得到估計誤碼率當誤碼率p≥11％，通信失敗，重新進行密鑰分發(fā)，當誤碼率p<11％，進行量子密鑰分發(fā)后處理。

第六步：量子密鑰分發(fā)后處理

發(fā)送端和接收端采用糾錯算法，通過經(jīng)典信道進行信息交互，將接收端篩選碼中的錯誤糾正；為了確保發(fā)送端和接收端協(xié)商后的密鑰完全一致，雙方可以通過經(jīng)典信道比對哈希值。若哈希值相同，則認為密鑰一致；否則，重新進行密鑰分發(fā)或繼續(xù)進行密鑰協(xié)商；根據(jù)誤碼率估計、光源分布估計、系統(tǒng)安全性需求及密鑰協(xié)商過程的信息交互量等因素進行綜合評估，獲得保密放大的壓縮因子，對密鑰協(xié)商后的比特進行壓縮，最終獲得安全密鑰。

請參閱圖3、圖4、圖5、圖6，本發(fā)明實施例還提供了一種本地主動相位補償方法，應(yīng)用于本地主動相位補償系統(tǒng)。需要說明的是，本實施例所提供的本地主動相位補償方法，其基本原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和上述實施例相同，為簡要描述，本實施例部分未提及之處，可參考上述的實施例中相應(yīng)內(nèi)容。

該本地主動相位補償系統(tǒng)包括第一激光光源101、第一激光調(diào)制處理裝置102、第一光強探測裝置103、第一控制器104、第一光開關(guān)105、光衰減器106以及第二激光光源201、第二激光調(diào)制處理裝置202、第二光強探測裝置203以及第二控制器204。第一控制器104分別與第一光強探測裝置103、第一激光調(diào)制處理裝置102電連接，第一激光調(diào)制處理裝置102、第一光開關(guān)105以及光衰減器106依次光連接，第二控制器204分別與第二光強探測裝置203、第二激光調(diào)制處理裝置202電連接。如圖3所示，該光脈沖相位補償步驟包括：

步驟S401：在第一光開關(guān)105處于斷開狀態(tài)時，第一激光光源發(fā)出的激光入射進第一激光調(diào)制處理裝置102。

步驟S402：第一控制器104控制第一激光調(diào)制處理裝置102將激光調(diào)制成光脈沖，然后將光脈沖分為兩束，分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸。

光脈沖的脈寬大于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107時所引起的時間差。

步驟S403：第一激光調(diào)制處理裝置102加載多個調(diào)相電壓對沿第一短臂光纖傳輸?shù)囊皇饷}沖進行相位調(diào)制，并將相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉。

步驟S404：第一控制器104接收第一光強探測裝置103輸出的處于多個調(diào)相電壓下的多個光強。

步驟S405：第一控制器104依據(jù)多個調(diào)相電壓、多個光強掃描出第一光脈沖干涉曲線，并根據(jù)第一光脈沖干涉曲線獲取第一相位調(diào)制器的四個第一工作點。

如圖4所示，該光脈沖相位補償步驟還包括：

步驟S406：第二激光光源201發(fā)出的激光入射進第二激光調(diào)制處理裝置202。

步驟S407：第二控制器204控制第二激光調(diào)制處理裝置202將激光調(diào)制成光脈沖，然后將光脈沖分為兩束，分別沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸。

光脈沖的脈寬大于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第二長臂光纖207和第二短臂光纖206所引起的時間差。

步驟S408：在傳輸過程中第二激光調(diào)制處理裝置202對第二相位調(diào)制器209加載多個調(diào)相電壓使沿第二短臂光纖206傳輸?shù)墓饷}沖的相位得到調(diào)制，在傳輸完畢后，將相位調(diào)制后的光脈沖與未被調(diào)制的光脈沖進行干涉。

步驟S409：第二控制器204接收第二光強探測裝置203輸出的干涉后的處于多個調(diào)相電壓下的多個光強。

步驟S410：第二控制器204依據(jù)多個調(diào)相電壓、多個光強掃描出第二光脈沖干涉曲線，并根據(jù)第二光脈沖干涉曲線獲取第二相位調(diào)制器的四個第二臨時工作點。

如圖5所示，該光脈沖相位補償步驟還包括：

步驟S411：在第一光開關(guān)105處于閉合狀態(tài)時，第一控制器104再次控制第一激光調(diào)制處理裝置102將激光調(diào)制成光脈沖，并將光脈沖分為兩束分別沿第一長臂光纖108與第一短臂光纖107進行傳輸。

光脈沖的脈寬小于光脈沖經(jīng)過干涉環(huán)的第一長臂光纖108和第一短臂光纖107所引起的時間差。

步驟S412：在傳輸過程中第一激光調(diào)制處理裝置102對第一相位調(diào)制器111固定加載第一工作點中的一個調(diào)相電壓使沿第一短臂光纖107傳輸?shù)墓饷}沖相位得到調(diào)制。

步驟S413：在第一長臂光纖108和第一短臂光纖107傳輸完畢后，兩束光脈沖分別經(jīng)一長程光纖109通過光衰減器106后入射至第二激光調(diào)制處理裝置202。

步驟S414：第二激光調(diào)制處理裝置202將兩束光脈沖分為四束光脈沖沿第二長臂光纖207與第二短臂光纖206進行傳輸。

步驟S415：在傳輸過程中第二激光調(diào)制處理裝置202對第二相位調(diào)制器209加載多個調(diào)相電壓使沿第二短臂光纖207傳輸?shù)墓饷}沖的相位得到調(diào)制。

如圖6所示，該光脈沖相位補償步驟還包括：

步驟S416：傳輸完畢后，將先沿第一長臂光纖108后沿第二短臂光纖206的光脈沖與先沿第一短臂光纖107后沿第二長臂光纖的光脈沖進行干涉。

步驟S417：第二控制器204再次接收第二光強探測裝置203輸出的處于多個調(diào)相電壓下的多個光強。

步驟S418：第二控制器204依據(jù)多個調(diào)相電壓、多個光強掃描出聯(lián)合光脈沖干涉曲線。

步驟S419：第二控制器204從聯(lián)合光脈沖干涉曲線找出一個與第二臨時工作點中的一個調(diào)相電壓相對應(yīng)的點。

步驟S420：第二控制器204通過聯(lián)合光脈沖干涉曲線上該點的電壓值和與之對應(yīng)的第二臨時工作點的調(diào)相電壓值的差值得出相位漂移參數(shù)，依據(jù)所述相位漂移參數(shù)調(diào)整第二相位調(diào)制器209的第二臨時工作點得到第二工作點，完成相位補償過程。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種本地主動相位補償系統(tǒng)與方法，由于信號發(fā)送端的臨時工作點過程完全在本地完成，信號接收端臨時工作點的確定也完全在本地完成，從而避免了在經(jīng)典信道傳輸掃描結(jié)果，使得EVE無法獲取相位信息，提高了系統(tǒng)安全性；再者信號發(fā)送端和信號接收端的本地補償和聯(lián)合補償過程掃描的是強光脈沖干涉曲線，縮短了掃描時間，提高了信息占空比。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和系統(tǒng)，也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的裝置、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當注意，在有些作為替換的實現(xiàn)方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述系統(tǒng)的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、系統(tǒng)、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、系統(tǒng)、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、系統(tǒng)、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、系統(tǒng)、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、系統(tǒng)、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、系統(tǒng)、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。