基于低速dac控制調(diào)制器的高速qkd系統(tǒng)發(fā)射端的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專(zhuān)利涉及使用低速DAC控制調(diào)制器實(shí)現(xiàn)高速Q(mào)KD系統(tǒng),尤其涉及一種基于低速DAC控制調(diào)制器的高速Q(mào)KD系統(tǒng)發(fā)射端。
【背景技術(shù)】
[0002]量子通信具有效率高,竊聽(tīng)可知性,通信保密性好,無(wú)電磁波輻射,通信隱蔽性好等優(yōu)良特性。隨著通信速率的不斷發(fā)展,人們對(duì)高速Q(mào)KD系統(tǒng)的需求越來(lái)越迫切。傳統(tǒng)QKD系統(tǒng)收發(fā)端分別使用單個(gè)調(diào)制器,如圖1所示,由FPGA通過(guò)DAC給調(diào)制器加載不同的電壓值完成對(duì)量子光調(diào)制,這使得QKD的運(yùn)行速度由調(diào)制速度決定,若要提高QKD的運(yùn)行速度,則需要更快的調(diào)制速率,即需要更高速的DAC器件;例若QKD系統(tǒng)工作頻率為aMHz,此時(shí)收發(fā)端DAC工作頻率均為aMHz,調(diào)制器(相位/偏振)的頻率為aMHz;若要將QKD系統(tǒng)工作頻率提升至bMHz甚至更高時(shí),DAC的工作頻率相應(yīng)需要提升至bMHz甚至更高,調(diào)制器(相位/偏振)的頻率為bMHz甚至更高;a和b均用于標(biāo)示工作頻率的數(shù)值,其取值根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)確定;若繼續(xù)提高QKD系統(tǒng)工作頻率,則DAC器件的速度需要進(jìn)一步提高才能滿(mǎn)足要求,這對(duì)現(xiàn)有的DAC器件是極大的挑戰(zhàn),甚至無(wú)法滿(mǎn)足要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本專(zhuān)利所要解決的問(wèn)題是針對(duì)速度較低的DAC器件無(wú)法完成高速調(diào)制限制了高速Q(mào)KD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的不足,提出一種基于低速DAC控制調(diào)制器的高速Q(mào)KD系統(tǒng)發(fā)射端,本基于低速DAC控制調(diào)制器的高速Q(mào)KD系統(tǒng)發(fā)射端與原有使用收發(fā)兩端均使用單個(gè)低速DAC控制完成調(diào)制的QKD系統(tǒng)相比,在工作頻率上可提升η倍,如使用aMHz的DAC控制完成調(diào)制(相位/偏振),則該QKD系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)n*aMHz的運(yùn)行速率。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:基于低速DAC控制調(diào)制器的高速Q(mào)KD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于包括以下步驟:
[0005]第一步,通過(guò)發(fā)射端的FPGA控制觸發(fā)bMHz的同步光激光器產(chǎn)生bMHz的同步光;
[0006]第二步,所述量子光激光器為N個(gè),調(diào)制器為N個(gè)、DAC也為N個(gè);第一個(gè)量子光激光器、第一個(gè)調(diào)制器以及第一個(gè)DAC組成第一路;第二個(gè)量子光激光器、第二個(gè)調(diào)制器以及第二個(gè)DAC組成第二路;以此類(lèi)推,第N個(gè)量子光激光器、第N個(gè)調(diào)制器以及第N個(gè)DAC組成第N路;在發(fā)射端的FPGA控制觸發(fā)同步光的同時(shí),發(fā)射端的FPGA以輪詢(xún)的方式觸發(fā)N路量子光激光器發(fā)光;η路量子光的觸發(fā)頻率均為b/n MHz;
[0007]第三步,與發(fā)射端每一路量子光的觸發(fā)頻率為b/nMHz相對(duì)應(yīng),每一路的DAC同樣以b/n MHz的頻率控制調(diào)制器分別對(duì)每一路的量子光進(jìn)行調(diào)制,并通過(guò)FPGA將調(diào)制信息回傳給上位機(jī)模塊;
[0008]第四步,發(fā)射端的同步光與量子光通過(guò)波分復(fù)用器進(jìn)行合光后通過(guò)干路發(fā)送給接收端;所述干路上的光為一個(gè)同步光后面跟著一個(gè)量子光,兩個(gè)相鄰?fù)焦夂蛢蓚€(gè)相鄰量子光之間均為1/b us;即QKD系統(tǒng)頻率為bMHz;
[0009]進(jìn)一步的,第五步,接收端的調(diào)相DAC以b/nMHz(相對(duì)發(fā)射端的η路量子光使用不同調(diào)制,接收端使用了η個(gè)相同的調(diào)制)的頻率控制接收端的調(diào)制器對(duì)接收端收到的量子光進(jìn)行調(diào)制,并將調(diào)制信息回傳給接收端的上位機(jī)模塊;
[0010]還包括第六步,發(fā)送端的上位機(jī)模塊和接收端的上位機(jī)模塊對(duì)收到的調(diào)制信息進(jìn)行對(duì)基、糾錯(cuò)、保密放大的后處理操作,得到最終的安全密鑰。
[0011 ]進(jìn)一步的,當(dāng)發(fā)射端的第I個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),發(fā)射端FPGA觸發(fā)第I路量子光激光器發(fā)光;當(dāng)發(fā)射端的第2個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),發(fā)射端FPGA觸發(fā)第2路量子光激光器發(fā)光;第N個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),觸發(fā)第η路量子光激光器發(fā)光;第Ν+1個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),觸發(fā)第一路量子光激光器發(fā)光;以此類(lèi)推。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,本實(shí)用新型采取的另一種技術(shù)方案為:基于低速DAC控制調(diào)制器的高速Q(mào)KD系統(tǒng)發(fā)射端,包括FPGA、同步光激光器、量子光激光器、調(diào)制器、DAC、波分復(fù)用器和上位機(jī)模塊;FPGA用于控制觸發(fā)同步光激光器產(chǎn)生同步光;FPGA還用于通過(guò)DAC給調(diào)制器加載不同的電壓值,以完成對(duì)量子光激光器發(fā)出的量子光調(diào)制;波分復(fù)用器用于將同步光與量子光進(jìn)行合光后通過(guò)干路發(fā)送給接收端;其特征在于:
[0013]所述量子光激光器為N個(gè),調(diào)制器為N個(gè)、DAC也為N個(gè);第一個(gè)量子光激光器、第一個(gè)調(diào)制器以及第一個(gè)DAC組成第一路;第二個(gè)量子光激光器、第二個(gè)調(diào)制器以及第二個(gè)DAC組成第二路;以此類(lèi)推,第N個(gè)量子光激光器、第N個(gè)調(diào)制器以及第N個(gè)DAC組成第N路;FPGA通過(guò)第一路DAC給第一路調(diào)制器加載不同的電壓值,以完成對(duì)第一路量子光激光器發(fā)出的量子光調(diào)制;FPGA通過(guò)第二路DAC給第二路調(diào)制器加載不同的電壓值,以完成對(duì)第二路量子光激光器發(fā)出的量子光調(diào)制;以此類(lèi)推,F(xiàn)PGA通過(guò)第N路DAC給第N路調(diào)制器加載不同的電壓值,以完成對(duì)第N路量子光激光器發(fā)出的量子光調(diào)制;FPGA還用于將調(diào)制后的每一路的量子光的調(diào)制信息回傳給上位機(jī)模塊,上位機(jī)模塊用于完成收發(fā)兩端的對(duì)基、糾錯(cuò)及保密放大的后處理過(guò)程。
[0014]進(jìn)一步的,當(dāng)發(fā)射端的第I個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),發(fā)射端FPGA觸發(fā)第I路量子光激光器發(fā)光;當(dāng)發(fā)射端的第2個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),發(fā)射端FPGA觸發(fā)第2路量子光激光器發(fā)光;第N個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),觸發(fā)第η路量子光激光器發(fā)光;第Ν+1個(gè)同步光觸發(fā)時(shí),觸發(fā)第一路量子光激光器發(fā)光;以此類(lèi)推。
[0015]本實(shí)用新型的基于低速DAC控制調(diào)制器的高速Q(mào)KD系統(tǒng)發(fā)射端是基于低速的DAC器件控制調(diào)制器(相位/偏振)實(shí)現(xiàn)的高速Q(mào)KD系統(tǒng)發(fā)射端。本實(shí)用新型發(fā)送端使用一路同步光、η路量子光、η個(gè)相位調(diào)制器及η個(gè)低速DAC的量子密鑰分發(fā)結(jié)構(gòu);一個(gè)發(fā)射端通過(guò)輪詢(xún)觸發(fā)η路量子光,使用低速DAC控制調(diào)制器(相位/偏振),實(shí)現(xiàn)高速Q(mào)KD系統(tǒng)。
[0016]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的高速Q(mào)KD系統(tǒng)的發(fā)射端采用η路低速DAC分別控制η個(gè)調(diào)制器,接收端仍然使用一路DAC控制一個(gè)調(diào)制器,相對(duì)原有QKD系統(tǒng),在發(fā)送端使用了 η路量子光激光器、η路DAC以及η個(gè)調(diào)制器,如圖2所示。與原有使用收發(fā)兩端均使用單個(gè)低速DAC控制完成調(diào)制的QKD系統(tǒng)相比,在工作頻率上可提升η倍,如使用aMHz的DAC控制完成調(diào)制(相位/偏振),則該QKD系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)n*aMHz的運(yùn)行速率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中收發(fā)端均使用單調(diào)制器的QKD系統(tǒng)框圖。