本申請(qǐng)涉及量子通信，特別是涉及一種弱相干光源及量子通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、量子保密通信是不同于經(jīng)典通信的一種保密通信方式，能夠在通信雙方之間產(chǎn)生完全一致的無條件安全密鑰，支持通過“一次一密”的方式加密經(jīng)典信息，能夠保證信息傳遞的高度安全性，因而受到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的量子保密通信系統(tǒng)主要是基于量子密鑰分發(fā)(quantum?key?distribution，qkd)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。qkd系統(tǒng)包括發(fā)送方和接收方，發(fā)送方采用編碼器實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的編碼和發(fā)送，接收方采用解碼器對(duì)量子態(tài)進(jìn)行解碼和探測。qkd系統(tǒng)的發(fā)送方理想光源是單光子源，但它的實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大，不利于工程化實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種易實(shí)現(xiàn)、成本低、可替代單光子源的弱相干光源及量子通信系統(tǒng)。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N弱相干光源，包括：連續(xù)光源、強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器和衰減器；其中，

3、所述連續(xù)光源用于輸出連續(xù)光信號(hào)；

4、所述強(qiáng)度調(diào)制器與所述連續(xù)光源連接，用于根據(jù)接收的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)所述連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，生成具有多種脈寬的第一脈沖光信號(hào)；

5、所述相位調(diào)制器與所述強(qiáng)度調(diào)制器連接，所述相位調(diào)制器用于根據(jù)接收的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)所述第一脈沖光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，生成具有多種相位的第二脈沖光信號(hào)；

6、所述衰減器與所述相位調(diào)制器連接，所述衰減器用于對(duì)所述第二脈沖光信號(hào)進(jìn)行衰減處理，生成弱相干光信號(hào)。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述弱相干光源還包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路和第一控制電路；其中，

8、所述第一開關(guān)電路分別與所述連續(xù)光源、所述強(qiáng)度調(diào)制器、所述第二開關(guān)電路連接，所述第一開關(guān)電路用于選擇導(dǎo)通所述強(qiáng)度調(diào)制器、所述第二開關(guān)電路分別與所述連續(xù)光源之間的通路；

9、所述第二開關(guān)電路分別與所述相位調(diào)制器、所述衰減器連接，所述第二開關(guān)電路用于選擇導(dǎo)通所述第一開關(guān)電路、所述相位調(diào)制器分別與所述衰減器之間的通路；

10、所述第一控制電路分別與所述第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路連接，用于分別控制所述第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路的導(dǎo)通狀態(tài)。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述衰減器還用于在所述連續(xù)光源與所述強(qiáng)度調(diào)制器之間的通路、所述第二開關(guān)電路與所述相位調(diào)制器之間的通路處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，對(duì)所述第二脈沖光信號(hào)進(jìn)行衰減處理，生成弱相干光信號(hào)；

12、所述衰減器還用于在所述連續(xù)光源與所述第二開關(guān)電路之間的通路、所述衰減器與所述第一開關(guān)電路之間的通路處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，對(duì)所述連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行衰減處理，生成鏈路插損測試信號(hào)，所述鏈路插損測試信號(hào)用于測試光纖鏈路衰減。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括：

14、第二控制電路，用于控制所述強(qiáng)度調(diào)制器、所述相位調(diào)制器分別處于工作狀態(tài)，以通過所述強(qiáng)度調(diào)制器對(duì)連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，生成第一脈沖光信號(hào)，通過所述相位調(diào)制器對(duì)連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，生成第二脈沖光信號(hào)；

15、所述第二控制電路還用于控制所述強(qiáng)度調(diào)制器、所述相位調(diào)制器分別處于旁路狀態(tài)，以依次通過所述強(qiáng)度調(diào)制器、所述相位調(diào)制器傳輸所述連續(xù)光信號(hào)，且不對(duì)所述連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括第一強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述弱相干光源還包括：

17、第三控制電路，用于輸出周期性的第一控制信號(hào)；

18、第一驅(qū)動(dòng)電路，分別與所述第三控制電路、所述強(qiáng)度調(diào)制器連接，用于根據(jù)接收的所述第一控制信號(hào)輸出所述第一強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第一強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有至少一種脈沖寬度。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括第二強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述弱相干光源還包括：

20、第一隨機(jī)數(shù)源，用于生成第一隨機(jī)序列；

21、第四控制電路，用于對(duì)第一隨機(jī)序列進(jìn)行編碼，生成非周期性的第二控制信號(hào)，

22、第二驅(qū)動(dòng)電路，分別與所述第四控制電路、所述強(qiáng)度調(diào)制器連接，用于根據(jù)所述第二控制信號(hào)輸出第二強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第二強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有多種脈寬。

23、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述弱相干光源還包括：

24、第二隨機(jī)數(shù)源，用于生成第二隨機(jī)序列；

25、第五控制電路，與所述第二隨機(jī)數(shù)源連接，用于對(duì)所述第二隨機(jī)序列進(jìn)行編碼處理，生成第三控制信號(hào)；

26、第三驅(qū)動(dòng)電路，分別與所述第五控制電路、所述相位調(diào)制器連接，用于根據(jù)所述第三控制信號(hào)輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有多種幅值。

27、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二隨機(jī)數(shù)源的速率大于或等于所述相位調(diào)制器對(duì)所述第一脈沖光信號(hào)的調(diào)制速率。

28、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述連續(xù)光源包括：

29、電源，用于提供供電電壓或供電電流；

30、光電二極管，與所述電源連接，用于根據(jù)所述供電電壓或所述供電電流輸出所述連續(xù)光信號(hào)。

31、第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種量子通信系統(tǒng)，包括上述任一實(shí)施例提供的弱相干光源。

32、上述弱相干光源及量子通信系統(tǒng)中，弱相干光源包括連續(xù)光源、強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器和衰減器。強(qiáng)度調(diào)制器分別與連續(xù)光源、相位調(diào)制器連接，衰減器與相位調(diào)制器連接。通過連續(xù)光源輸出連續(xù)光信號(hào)，強(qiáng)度調(diào)制器在第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下對(duì)連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，生成具有多種脈寬第一脈沖光信號(hào)，多種脈寬中存在脈寬為零的光信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)弱相干光信號(hào)的真空態(tài)的制備；進(jìn)一步地，相位調(diào)制器在第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下對(duì)第一脈沖光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，生成具有多種相位的第二脈沖光信號(hào)，最后，衰減器對(duì)第二脈沖光信號(hào)進(jìn)行衰減處理，使第二脈沖光信號(hào)的光強(qiáng)衰減，達(dá)到單光子水平，生成了弱相干光信號(hào)。本實(shí)施例中弱相干光源生成的弱相干光信號(hào)具有單光子的真空態(tài)、相位隨機(jī)的特點(diǎn)，可以替代單光子源應(yīng)用于量子保密通信系統(tǒng)中，另外，本申請(qǐng)的弱相干光源結(jié)構(gòu)簡單、成本低。

技術(shù)特征：

1.一種弱相干光源，其特征在于，包括：連續(xù)光源、強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器和衰減器；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱相干光源，其特征在于，所述弱相干光源還包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路和第一控制電路；其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的弱相干光源，其特征在于，所述衰減器還用于在所述連續(xù)光源與所述強(qiáng)度調(diào)制器之間的通路、所述第二開關(guān)電路與所述相位調(diào)制器之間的通路處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，對(duì)所述第二脈沖光信號(hào)進(jìn)行衰減處理，生成弱相干光信號(hào)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱相干光源，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱相干光源，其特征在于，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括第一強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述弱相干光源還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱相干光源，其特征在于，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括第二強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述弱相干光源還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱相干光源，其特征在于，所述弱相干光源還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的弱相干光源，其特征在于，所述第二隨機(jī)數(shù)源的速率大于或等于所述相位調(diào)制器對(duì)所述第一脈沖光信號(hào)的調(diào)制速率。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱相干光源，其特征在于，所述連續(xù)光源包括：

10.一種量子通信系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的弱相干光源。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種弱相干光源及量子通信系統(tǒng)，所述弱相干光源包括：連續(xù)光源、強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器和衰減器；其中，所述連續(xù)光源用于輸出連續(xù)光信號(hào)；所述強(qiáng)度調(diào)制器與所述連續(xù)光源連接，用于根據(jù)接收的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)所述連續(xù)光信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，生成第一脈沖光信號(hào)；所述相位調(diào)制器與所述強(qiáng)度調(diào)制器連接，所述相位調(diào)制器用于根據(jù)接收的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)所述第一脈沖光信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，生成第二脈沖光信號(hào)；所述衰減器與所述相位調(diào)制器連接，所述衰減器用于對(duì)所述第二脈沖光信號(hào)進(jìn)行衰減處理，生成弱相干光信號(hào)。本申請(qǐng)的弱相干光源可以替代單光子源應(yīng)用于量子保密通信系統(tǒng)中，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：黃俊,勞衛(wèi)倫,藍(lán)海峰,陳鏗,趙亮,張智泉,張夢(mèng)清,包育德,王輝鵬,黃士超,溫詩華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10