專利名稱：一種適用于量子通信系統(tǒng)的時鐘同步裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及量子通信光纖傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于量子通信系統(tǒng)的時鐘同步裝置。
背景技術(shù)：
量子通信技術(shù)是一種新型的通訊手段，尤其涉及通訊的保密及安全的領(lǐng)域。量子通信是以單光子作為信息載體，通過其量子特性實現(xiàn)兩個用戶之間信息的安全、保密傳輸。在量子通信系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程中，時鐘同步技術(shù)是系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它決定了量子密鑰分發(fā)時密鑰篩選的正確性和雙方密碼本的一致性。現(xiàn)有技術(shù)中，量子通信系統(tǒng)中通常采用兩根光纖來分別傳輸量子通信的單光子信號與時鐘同步的同步光信號，這樣可以確保單光子信道不受其他雜散光的影響。但是這種方法卻存在對光纖資源極大的浪費，而且由于單光子信號和同步光信號的傳輸環(huán)境不同， 存在信號傳遞過程中發(fā)生相對相位抖動的缺陷，該缺陷對具有高重復(fù)頻率的系統(tǒng)產(chǎn)生致命的影響。為克服上述缺陷，工程技術(shù)人員試圖用一根光纖來傳輸量子通信的單光子信號與時鐘同步的同步光信號，存在的問題是，由于單光子信號在傳輸中的不確定性，存在同步光信號對單光子信號的串?dāng)_，導(dǎo)致在接收端無法恢復(fù)單光子信號與同步光信號；現(xiàn)有技術(shù)中，采用波分復(fù)用的方式將單光子信號與同步光信號實施簡單的耦合，當(dāng)解復(fù)用時，卻無法保證單光子信號與同步光信號的準確分離，這將導(dǎo)致一部分同步光信號進入到單光子信號中，從而同步光信號對單光子信號引起觸發(fā)信號，產(chǎn)生誤碼，影響了安全、保密信息的準確傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種適用于量子通信系統(tǒng)的時鐘同步裝置，本發(fā)明采用信號錯時傳輸和波分復(fù)用技術(shù)，通過延時模塊控制單光子信號與同步光信號的相位差，將單光子信號與同步光信號耦合至同一光纖傳輸，具有節(jié)省光纖資源，確保同步光信號不會對單光子信號引起觸發(fā)而造成串?dāng)_。實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
一種適用于量子通信系統(tǒng)的時鐘同步裝置，其特點包括信號發(fā)送端、信號接收端及傳輸光纖，所述信號發(fā)送端由LDl第一激光脈沖發(fā)生器、LD2第二激光脈沖發(fā)生器,第一延時模塊、第二延時模塊及WDMl第一波分復(fù)用器組成,所述LDl第一激光脈沖發(fā)生器連接第一延時模塊，LD2第二激光脈沖發(fā)生器連接第二延時模塊，第一延時模塊及第二延時模塊分別于WDMl第一波分復(fù)用器的輸入端連接；所述信號接收端由WDM2第二波分復(fù)用器、FBG布拉格光柵、PIN 二極管、放大電路、比較器及整形器組成，所述WDM2第二波分復(fù)用器的輸出端分別連接FBG布拉格光柵及PIN 二極管，且PIN 二極管依次連接放大電路、比較器及整形器；所述傳輸光纖連接信號發(fā)送端的WDMl第一波分復(fù)用器的輸出端與信號接收端的WDM2第二波分復(fù)用器的輸入端。
本發(fā)明采用信號錯時傳輸和波分復(fù)用技術(shù)，通過延時模塊控制單光子信號與同步光信號的相位差，將單光子信號與同步光信號耦合至同一光纖傳輸，具有節(jié)省光纖資源，確保同步光信號不會對單光子信號引起觸發(fā)而造成串?dāng)_。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參閱圖1，本發(fā)明包括信號發(fā)送端I、信號接收端2及傳輸光纖3，所述信號發(fā)送端I由LDl第一激光脈沖發(fā)生器11、LD2第二激光脈沖發(fā)生器12，第一延時模塊13、第二延時模塊14及WDMl第一波分復(fù)用器15組成，所述LDl第一激光脈沖發(fā)生器11連接第一延時模塊13，LD2第二激光脈沖發(fā)生器12連接第二延時模塊14，第一延時模塊13及第二延時模塊14分別于WDMl第一波分復(fù)用器15的輸入端連接；所述信號接收端2由WDM2第二波分 復(fù)用器21、FBG布拉格光柵22、PIN 二極管23、放大電路24、比較器25及整形器26組成，所述WDM2第二波分復(fù)用器21的輸出端分別連接FBG布拉格光柵22及PIN 二極管23，且PIN二極管23依次連接放大電路24、比較器25及整形器26 ;所述傳輸光纖3連接信號發(fā)送端I的WDMl第一波分復(fù)用器15的輸出端與信號接收端2的WDM2第二波分復(fù)用器21的輸入端。實施例
參閱圖1，首先在信號發(fā)送端1，分別設(shè)定LDl第一激光脈沖發(fā)生器11發(fā)送1310nm的光脈沖，作為單光子信號，設(shè)定LD2第二激光脈沖發(fā)生器12發(fā)送1550nm的光脈沖，作為同步光信號，通過第一延時模塊13控制單光子信號的相位，通過第二延時模塊14控制同步光信號的相位，使得單光子信號與同步光信號的兩個光脈沖產(chǎn)生一定的相位差，并將兩個光脈沖信號分別輸送至WDMl第一波分復(fù)用器15，經(jīng)WDMl第一波分復(fù)用器15耦合之后，被輸入至同一根傳輸光纖3，并傳輸?shù)叫盘柦邮斩? ；
其次，在信號接收端2，耦合信號被信號接收端2的WDM2第二波分復(fù)用器21接收，WDM2第二波分復(fù)用器21按耦合信號的不同相位將光脈沖分離為單光子信號與同步光信號，其單光子信號通過FBG布拉格光柵22進行濾波，將單光子信號中的雜散光過濾掉，使單光子信號在探測時不受雜散光影響；其同步光信號通過PIN 二極管23、放大電路24、比較器25及整形器26最終輸出，此時的同步光信號通過PIN 二極管23進行光電轉(zhuǎn)換，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過放大電路24將電信號放大，使其脈沖幅度增加至可供系統(tǒng)穩(wěn)定處理的水平，再將此信號通過比較器25和整形器26，從而獲得滿足單光子探測器的時鐘信號，這樣就實現(xiàn)了單光子信號與同步光信號的耦合與分離。本發(fā)明處理后的同步光信號具有以下特點①.脈沖幅度低因為脈沖幅度越低，同步光的功率越低，對單光子信號的影響也就越小。
0 .脈沖寬度窄脈沖寬度窄一則可以獲得更低的同步光功率，以進一步減少對單光子信號的影響，此外還可以支持提升系統(tǒng)的工作頻率，當(dāng)單光子的重復(fù)頻率提升時，其脈沖周期也相應(yīng)變短，這就要求同步光脈沖的寬度也要盡量窄。本發(fā)明通過第一延時模塊13控制單光子信號的相位，通過第二延時模塊14控制同步光信號的相位，使得單光子信號與同步光信號的兩個光脈沖產(chǎn)生一定的相位差，可最大限度的控制同步光脈沖信號位于兩個單光子脈沖信號的中間，使得兩者的串?dāng)_降至最小，此外，有效控制了同步光脈沖信號的脈寬，保證了同步光脈沖信號不會被單光子脈沖信號的探測門檢測到，在確保同步光信號不會對單光子信號引起觸發(fā)而造成串?dāng)_的同時，還可支持系統(tǒng)的工作頻率進一步提聞。本發(fā)明的優(yōu)點是，采用信號錯時傳輸和波分復(fù)用技術(shù)，對單光子信號和同步光信號進行合理的耦合與分離，克服了傳統(tǒng)的波分復(fù)用技術(shù)的缺陷，保證了同步光脈沖信號不會被單光子脈沖信號的探測門檢測到，在確保同步光信號不會對單光子信號引起觸發(fā)而造成串?dāng)_的同時，還可支持系統(tǒng)的工作頻率進一步提高，從而保證了量子通信中用戶之間信 息的安全、保密傳輸。
權(quán)利要求
1.一種適用于量子通信系統(tǒng)的時鐘同步裝置，其特征在于它包括信號發(fā)送端(I)、信號接收端(2)及傳輸光纖(3),所述信號發(fā)送端(I)由LDl第一激光脈沖發(fā)生器(11)、LD 2第二激光脈沖發(fā)生器(12),第一延時模塊(13)、第二延時模塊(14)及WDMl第一波分復(fù)用器(15)組成，所述LDl第一激光脈沖發(fā)生器(11)連接第一延時模塊(13)，LD2第二激光脈沖發(fā)生器(12)連接第二延時模塊(14)，第一延時模塊(13)及第二延時模塊(14)分別于WDMl第一波分復(fù)用器(15)的輸入端連接；所述信號接收端(2)由WDM2第二波分復(fù)用器(21)、FBG布拉格光柵(22)、PIN 二極管(23)、放大電路(24)、比較器(25)及整形器(26)組成，所述WDM2第二波分復(fù)用器(21)的輸出端分別連接FBG布拉格光柵(22)及PIN 二極管(23)，且PIN 二極管(23 )依次連接放大電路(24 )、比較器(25 )及整形器(26 );所述傳輸光纖(3 )連接信號發(fā)送端(I)的WDMl第一波分復(fù)用器(15)的輸出端與信號接收端(2)的WDM2第二波分復(fù)用器(21)的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于量子通信系統(tǒng)的時鐘同步裝置，包括信號發(fā)送端、信號接收端及傳輸光纖，所述信號發(fā)送端設(shè)有第一、二激光脈沖發(fā)生器，第一、二延時模塊及第一波分復(fù)用器，所述信號接收端設(shè)有第二波分復(fù)用器、布拉格光柵及PIN二極管，所述傳輸光纖連接第一波分復(fù)用器的輸出端與第二波分復(fù)用器的輸入端。本發(fā)明采用信號錯時傳輸和波分復(fù)用技術(shù)，通過延時模塊控制單光子信號與同步光信號的相位差，將單光子信號與同步光信號耦合至同一光纖傳輸，具有節(jié)省光纖資源，確保同步光信號不會對單光子信號引起觸發(fā)而造成串?dāng)_。
文檔編號H04J3/06GK102938678SQ20121051137
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者陳杰, 李軍, 曾和平 申請人:上海朗研光電科技有限公司