CN102938678A

CN102938678A - 一种适用于量子通信系统的时钟同步装置

Info

Publication number: CN102938678A
Application number: CN2012105113740A
Authority: CN
Inventors: 陈杰; 李军; 曾和平
Original assignee: Shanghai Langyan Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Langyan Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2013-02-20

Abstract

本发明公开了一种适用于量子通信系统的时钟同步装置，包括信号发送端、信号接收端及传输光纤，所述信号发送端设有第一、二激光脉冲发生器，第一、二延时模块及第一波分复用器，所述信号接收端设有第二波分复用器、布拉格光栅及PIN二极管，所述传输光纤连接第一波分复用器的输出端与第二波分复用器的输入端。本发明采用信号错时传输和波分复用技术，通过延时模块控制单光子信号与同步光信号的相位差，将单光子信号与同步光信号耦合至同一光纤传输，具有节省光纤资源，确保同步光信号不会对单光子信号引起触发而造成串扰。

Description

一种适用于量子通信系统的时钟同步装置

技术领域

本发明涉及量子通信光纤传输技术领域，尤其是一种适用于量子通信系统的时钟同步装置。

背景技术

量子通信技术是一种新型的通讯手段，尤其涉及通讯的保密及安全的领域。量子通信是以单光子作为信息载体，通过其量子特性实现两个用户之间信息的安全、保密传输。在量子通信系统的具体实现过程中，时钟同步技术是系统的关键技术之一，它决定了量子密钥分发时密钥筛选的正确性和双方密码本的一致性。

现有技术中，量子通信系统中通常采用两根光纤来分别传输量子通信的单光子信号与时钟同步的同步光信号，这样可以确保单光子信道不受其他杂散光的影响。但是这种方法却存在对光纤资源极大的浪费，而且由于单光子信号和同步光信号的传输环境不同，存在信号传递过程中发生相对相位抖动的缺陷，该缺陷对具有高重复频率的系统产生致命的影响。为克服上述缺陷，工程技术人员试图用一根光纤来传输量子通信的单光子信号与时钟同步的同步光信号，存在的问题是，由于单光子信号在传输中的不确定性，存在同步光信号对单光子信号的串扰，导致在接收端无法恢复单光子信号与同步光信号；现有技术中，采用波分复用的方式将单光子信号与同步光信号实施简单的耦合，当解复用时，却无法保证单光子信号与同步光信号的准确分离，这将导致一部分同步光信号进入到单光子信号中，从而同步光信号对单光子信号引起触发信号，产生误码，影响了安全、保密信息的准确传输。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种适用于量子通信系统的时钟同步装置，本发明采用信号错时传输和波分复用技术，通过延时模块控制单光子信号与同步光信号的相位差，将单光子信号与同步光信号耦合至同一光纤传输，具有节省光纤资源，确保同步光信号不会对单光子信号引起触发而造成串扰。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种适用于量子通信系统的时钟同步装置，其特点包括信号发送端、信号接收端及传输光纤，所述信号发送端由LD1第一激光脉冲发生器、LD2第二激光脉冲发生器，第一延时模块、第二延时模块及WDM1第一波分复用器组成，所述LD1第一激光脉冲发生器连接第一延时模块，LD2第二激光脉冲发生器连接第二延时模块，第一延时模块及第二延时模块分别于WDM1第一波分复用器的输入端连接；所述信号接收端由WDM2第二波分复用器、FBG布拉格光栅、PIN二极管、放大电路、比较器及整形器组成，所述WDM2第二波分复用器的输出端分别连接FBG布拉格光栅及PIN二极管，且PIN二极管依次连接放大电路、比较器及整形器；所述传输光纤连接信号发送端的WDM1第一波分复用器的输出端与信号接收端的WDM2第二波分复用器的输入端。

本发明采用信号错时传输和波分复用技术，通过延时模块控制单光子信号与同步光信号的相位差，将单光子信号与同步光信号耦合至同一光纤传输，具有节省光纤资源，确保同步光信号不会对单光子信号引起触发而造成串扰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明包括信号发送端1、信号接收端2及传输光纤3，所述信号发送端1由LD1第一激光脉冲发生器11、LD2第二激光脉冲发生器12，第一延时模块13、第二延时模块14及WDM1第一波分复用器15组成，所述LD1第一激光脉冲发生器11连接第一延时模块13，LD2第二激光脉冲发生器12连接第二延时模块14，第一延时模块13及第二延时模块14分别于WDM1第一波分复用器15的输入端连接；所述信号接收端2由WDM2第二波分复用器21、FBG布拉格光栅22、PIN二极管23、放大电路24、比较器25及整形器26组成，所述WDM2第二波分复用器21的输出端分别连接FBG布拉格光栅22及PIN二极管23，且PIN二极管23依次连接放大电路24、比较器25及整形器26；所述传输光纤3连接信号发送端1的WDM1第一波分复用器15的输出端与信号接收端2的WDM2第二波分复用器21的输入端。

实施例：

参阅图1，首先在信号发送端1，分别设定LD1第一激光脉冲发生器11发送1310nm的光脉冲，作为单光子信号，设定LD2第二激光脉冲发生器12发送1550nm的光脉冲，作为同步光信号，通过第一延时模块13控制单光子信号的相位，通过第二延时模块14控制同步光信号的相位，使得单光子信号与同步光信号的两个光脉冲产生一定的相位差，并将两个光脉冲信号分别输送至WDM1第一波分复用器15，经WDM1第一波分复用器15耦合之后，被输入至同一根传输光纤3，并传输到信号接收端2；

其次，在信号接收端2，耦合信号被信号接收端2的WDM2第二波分复用器21接收，WDM2第二波分复用器21按耦合信号的不同相位将光脉冲分离为单光子信号与同步光信号，其单光子信号通过FBG布拉格光栅22进行滤波，将单光子信号中的杂散光过滤掉，使单光子信号在探测时不受杂散光影响；其同步光信号通过PIN二极管23、放大电路24、比较器25及整形器26最终输出，此时的同步光信号通过PIN二极管23进行光电转换，把光信号转化为电信号，然后通过放大电路24将电信号放大，使其脉冲幅度增加至可供系统稳定处理的水平，再将此信号通过比较器25和整形器26，从而获得满足单光子探测器的时钟信号，这样就实现了单光子信号与同步光信号的耦合与分离。

本发明处理后的同步光信号具有以下特点：

Figure 2012105113740100002DEST_PATH_IMAGE002

.脉冲幅度低：因为脉冲幅度越低，同步光的功率越低，对单光子信号的影响也就越小。

Figure 2012105113740100002DEST_PATH_IMAGE004

.脉冲宽度窄：脉冲宽度窄一则可以获得更低的同步光功率，以进一步减少对单光子信号的影响，此外还可以支持提升系统的工作频率，当单光子的重复频率提升时，其脉冲周期也相应变短，这就要求同步光脉冲的宽度也要尽量窄。

本发明通过第一延时模块13控制单光子信号的相位，通过第二延时模块14控制同步光信号的相位，使得单光子信号与同步光信号的两个光脉冲产生一定的相位差，可最大限度的控制同步光脉冲信号位于两个单光子脉冲信号的中间，使得两者的串扰降至最小，此外，有效控制了同步光脉冲信号的脉宽，保证了同步光脉冲信号不会被单光子脉冲信号的探测门检测到，在确保同步光信号不会对单光子信号引起触发而造成串扰的同时，还可支持系统的工作频率进一步提高。

本发明的优点是，采用信号错时传输和波分复用技术，对单光子信号和同步光信号进行合理的耦合与分离，克服了传统的波分复用技术的缺陷，保证了同步光脉冲信号不会被单光子脉冲信号的探测门检测到，在确保同步光信号不会对单光子信号引起触发而造成串扰的同时，还可支持系统的工作频率进一步提高，从而保证了量子通信中用户之间信息的安全、保密传输。

Claims

1.一种适用于量子通信系统的时钟同步装置，其特征在于它包括信号发送端（1）、信号接收端（2）及传输光纤（3），所述信号发送端（1）由LD1第一激光脉冲发生器（11）、LD2第二激光脉冲发生器（12），第一延时模块（13）、第二延时模块（14）及WDM1第一波分复用器（15）组成，所述LD1第一激光脉冲发生器（11）连接第一延时模块（13），LD2第二激光脉冲发生器（12）连接第二延时模块（14），第一延时模块（13）及第二延时模块（14）分别于WDM1第一波分复用器（15）的输入端连接；所述信号接收端（2）由WDM2第二波分复用器（21）、FBG布拉格光栅（22）、PIN二极管（23）、放大电路（24）、比较器（25）及整形器（26）组成，所述WDM2第二波分复用器（21）的输出端分别连接FBG布拉格光栅（22）及PIN二极管（23），且PIN二极管（23）依次连接放大电路（24）、比较器（25）及整形器（26）；所述传输光纤（3）连接信号发送端（1）的WDM1第一波分复用器（15）的输出端与信号接收端（2）的WDM2第二波分复用器（21）的输入端。