CN110635852B - 适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统，所述系统包括：输入端组，包括三个输入端，用于输入三路对齐的随机输入信号；可调增益放大器组，包括三个可调增益放大器，与各输入端一一对应相连；宽带电阻网络终端，用于对各可调增益放大器输出的电压信号进行合路并输出合路信号；宽带放大器，用于对合路信号进行放大到调制所需的幅度形成驱动信号；供电模块，用于为宽带放大器供电并使驱动信号不向电源方向分流；调制器，接收宽带放大器输出的驱动信号并根据所述驱动信号对输入到调制器中的量子态随机光信号进行调制。本发明的技术方案可以规避1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时带来的3/2电压幅度抖动恶化问题。

Description

适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，特别是涉及量子信号驱动技术领域，具体为一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统。

背景技术

现有技术方案中的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，如图1所示，包含量子态随机输入信号、交流耦合电容、可调增益放大器、宽带电阻网络、宽带放大器、电感或Bais_T、调制器及供电电源。

交流耦合电容功能为使输入信号的交流分量通过，而直流分量不通过；可调增益放大器功能为将收到的信号进行放大，并且增益可调，用以调整最终输出到调制器的电压值；宽带电阻网络功能为将两路信号进行合路输出；宽带放大器的功能为将输入信号放大；电感或Bais_T的功能为使供电电源给宽带放大器供电，并且使信号不向电源方向分流；调制器的功能为接收RF信号后，受控对经过的光信号进行调制，可以是相位调制器或强度调制器等。

在量子通信领域中，会常用到0，1/2，1，3/2四种电平随机的脉冲信号对调制器进行调制，在现有方案中，可以配置一个通道的可调增益放大器使其输出信号幅度是另一路输出幅度的一半，再在后端宽带电阻网络中进行叠加输出，这样在两个输入端加载高速随机光信号后，就能够叠加出0，1/2，1，3/2四种电平的驱动信号用于驱动调制器。

经理论分析及实验测试，1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时，3/2电压的幅度抖动在1/2电压和1电压抖动的基础上产生了进一步的恶化，即1/2电压和1电压的幅值抖动在信号叠加的同时也产生了叠加，导致3/2电压的幅值抖动更大，降低了系统的整体性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统，用于解决现有适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统中由于信号叠加带来的基底抖动、信号质量差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，包括：输入端组，包括三个输入端，用于输入三路对齐的随机输入信号；可调增益放大器组，包括三个可调增益放大器，各所述可调增益放大器与各所述输入端一一对应相连，用于分别对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号；宽带电阻网络终端，与所述可调增益放大器组相连，用于对各所述可调增益放大器输出的电压信号进行合路并输出合路信号；宽带放大器，与所述宽带电阻网络终端相连，用于将所述合路信号放大到调制所需的幅度，形成驱动信号；供电模块，与所述宽带放大器相连，用于为所述宽带放大器供电并使所述驱动信号不向电源方向分流；调制器，与所述宽带放大器相连，接收所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器中的量子态随机光信号进行调制。

于本发明的一实施例中，所述调制器对所述量子态随机光信号的调制量为所述调制器中射频端口的电压与信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

于本发明的一实施例中，所述可调增益放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容，和/或所述宽带放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容。

于本发明的一实施例中，所述可调增益放大器为可适配直流输入输出信号的可调增益放大器；所述宽带放大器为可适配直流输入输出信号的宽带放大器。

于本发明的一实施例中，三个所述可调增益放大器的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。

本发明的实施例还提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，所述适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法包括：输入三路对齐的随机输入信号；通过三个可调增益放大器对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号；通过宽带电阻网络终端对输出的各电压信号进行合路并输出合路信号；通过宽带放大器将所述合路信号放大到调制所需的幅度,形成驱动信号；调制器接收所述宽带放大器输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器中的量子态随机光信号进行调制。

于本发明的一实施例中，所述调制器对所述量子态随机光信号的调制量为所述调制器中射频端口的电压与信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

于本发明的一实施例中，所述可调增益放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容，和/或所述宽带放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容。

于本发明的一实施例中，所述可调增益放大器为可适配直流输入输出信号的可调增益放大器；所述宽带放大器为可适配直流输入输出信号的宽带放大器。

于本发明的一实施例中，三个所述可调增益放大器的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。

如上所述，本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统具有以下有益效果：

本发明的技术方案可以规避1/2电压和1电压进行叠加产生31/2电压时带来的3/2电压幅度抖动恶化问题，产生信号质量更好的3/2电压，极大的优化了驱动信号的信号质量，提高系统的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为现有技术中适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统的原理示意图。

图2显示为本发明中适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统的原理示意图。

图3显示为本发明中适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统的一种具体实施原理示意图。

图4显示为本发明中适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法的流程示意图。

元件标号说明

100 适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统

110 输入端组

1101 输入端

1102 输入端

1103 输入端

120 可调增益放大器组

1201 可调增益放大器

1202 可调增益放大器

1203 可调增益放大器

130 宽带电阻网络终端

140 宽带放大器

150 调制器

S110～S150 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图2至图4。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例的目的在于提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统，用于解决现有适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统中由于信号叠加带来的基底抖动、信号质量差的问题。以下将详细阐述本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统。

实施例1

具体地，如图2所示，本发明的实施例提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100，所述适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100包括：输入端组110，可调增益放大器组120，宽带电阻网络终端130，宽带放大器140，供电组以及调制器150，其中，所述输入端组包括三个输入端，所述可调增益放大器组包括三个可调增益放大器。

以下对本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100进行详细说明。

于本实施例中，所述输入端组110包括三个输入端，用于输入三路对齐的随机输入信号，所述输入端组110包括输入端1101、输入端1102、输入端1103，输入端1101、输入端1102、输入端1103分别用于输入对齐的随机输入信号，即输入三路对齐的随机输入信号，其中，输入的三个随机输入信号要求信号对齐，以便在后级电阻网络中对齐、叠加，对齐方法例如可以是但不限于三个输入信号上各自加上一级可选的可调延时电路或其他方法。

所述可调增益放大器组120对应与所述输入端组110相连，可调增益放大器组120包括三个可调增益放大器，各所述可调增益放大器与各所述输入端一一对应相连，用于分别对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号，也就是说，所述可调增益放大器组120功能为将收到的信号进行放大，并且增益可调，用以调整最终输出到调制器150的电压值。

于本实施例中，所述可调增益放大器组120相应包括可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203；其中，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2，其中，1/2，1，3/2仅代表数量关系而非实际的幅值大小。

其中，于本实施例中，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203需要支持低频低至0Hz(即直流)输入，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203优选为可适配直流输入输出信号的可调增益放大器，或者如图3所示，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203的输入端和输出端可以分别连接有交流耦合电容，所述交流耦合电容功能为使输入信号的交流分量通过，而直流分量不通过。

于本实施例中，所述宽带电阻网络终端130与所述可调增益放大器组120相连，也即分别与可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203相连，用于对可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203输出的电压信号进行合路并输出合路信号。其中，所述宽带电阻网络终端130的宽带电阻网络功能为将多路信号进行合路输出，电阻网络的特点是宽带宽，且低频可低至0Hz(即直流)。

于本实施例中，所述宽带放大器140与所述宽带电阻网络终端130相连，用于将所述合路信号放大到调制所需的幅度，形成驱动信号。

其中，于本实施例中，宽带放大器140的功能为将输入信号放大到所需的幅度，此放大器也需要支持低频低至0Hz(即直流)输入，所述宽带放大器140优选为可适配直流输入输出信号的宽带放大器140，或者如图3所示，所述宽带放大器140的输入端和输出端也可以分别连接有交流耦合电容。

于本实施例中，所述供电模块与所述宽带放大器140相连，用于为所述宽带放大器140供电并使所述驱动信号不向电源方向分流。其中，所述供电模块包括供电电源和与所述供电电源相连的电感或Bais_T，电感或Bais_T的功能为给宽带放大器140进行匹配供电，可以是各种形式的电感或Bais_T等。

于本实施例中，所述调制器150与所述宽带放大器140相连，接收所述宽带放大器140输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器150中的量子态随机光信号进行调制。

于本实施例中，所述调制器150的功能为从射频端口接收宽带放大器140的驱动信号(RF信号)后，受控对经过的光信号进行调制，所述调制器150可以是相位调制器或强度调制器，或其他可使用此类型驱动信号驱动的器件。

其中，所述调制器150对所述量子态随机光信号的调制量为所述射频端口的电压与所述信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

在量子通信系统中，调制器150驱动信号的幅度抖动值是系统的关键指标，直接影响到了系统的错误率，降低调制器150驱动信号的幅度抖动值能够明显的提高系统性能。经理论分析及实验测试，现有方案中使用1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时，3/2电压的幅度抖动在1/2电压和1电压抖动的基础上产生了进一步的恶化，即1/2电压和1电压的幅值抖动在信号叠加的同时也产生了叠加，导致3/2电压的幅值抖动更大，降低了系统的整体性能。

本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100的具体实施过程如下：

在本实施例中，给出三路信号对齐的随机输入信号，调节可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203使三路信号分别产生1/2，1，3/2电压。可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203都不发时即为0电压，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203三路中的一路即可产生1/2，1，3/2电压，这样就能够产生出0，1/2，1，3/2四种电平的驱动信号用于驱动调制器150。所以本实施例规避了1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时带来的3/2电压幅度抖动恶化问题，产生信号质量更好的3/2电压，极大的优化了驱动信号的信号质量，提高系统的性能。

实施例2

如图4所示，本实施例提供本发明的实施例还提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，所述适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法包括：

步骤S110，输入三路对齐的随机输入信号；

步骤S120，通过三个可调增益放大器对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号；

步骤S130，通过宽带电阻网络终端130对输出的各电压信号进行合路并输出合路信号；

步骤S140，通过宽带放大器140将所述合路信号放大到调制所需的幅度，形成驱动信号；

步骤S150，调制器150接收所述宽带放大器140输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器150中的量子态随机光信号进行调制。

以下对本实施例中的步骤S110至步骤S150进行详细说明。

步骤S110，输入三路对齐的随机输入信号。

于本实施例中，通过输入端1101、输入端1102、输入端1103输入三路对齐的随机输入信号，其中，输入的三个随机输入信号要求信号对齐，以便在后级电阻网络中对齐、叠加，对齐方法例如可以是但不限于三个输入信号上各自加上一级可选的可调延时电路或其他方法。

步骤S120，通过三个可调增益放大器对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号。

于本实施例中，通过可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203对输入的所述输入信号进行放大、调节增益并输出调节之后的电压信号。

可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203对应与输入端1101、输入端1102、输入端1103相连，用于对输入的所述输入信号进行放大、调节增益并输出调节之后的电压信号，也就是说，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203功能为将收到的信号进行放大，并且增益可调，用以调整最终输出到调制器150的电压值。

于本实施例中，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2，其中，1/2，1，3/2仅代表数量关系而非实际的幅值大小。

其中，于本实施例中，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203需要支持低频低至0Hz(即直流)输入，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203优选为可适配直流输入输出信号的可调增益放大器，或者如图3所示，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203的输入端和输出端可以分别连接有交流耦合电容，所述交流耦合电容功能为使输入信号的交流分量通过，而直流分量不通过。

步骤S130，通过宽带电阻网络终端130对输出的各电压信号进行合路并输出合路信号。

于本实施例中，所述宽带电阻网络终端分别与可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203相连，用于对可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203输出的电压信号进行合路并输出合路信号。其中，所述宽带电阻网络终端0的宽带电阻网络功能为将多路信号进行合路输出，电阻网络的特点是宽带宽，且低频可低至0Hz(即直流)。

步骤S140，通过宽带放大器140将所述合路信号放大到调制所需的幅度，形成驱动信号。

于本实施例中，所述宽带放大器140与所述宽带电阻网络终端130相连，用于对所述合路信号进行放大到调制所需的幅度形成驱动信号。

其中，于本实施例中，宽带放大器140的功能为将输入信号放大到所需的幅度，此放大器也需要支持低频低至0Hz(即直流)输入，所述宽带放大器140优选为可适配直流输入输出信号的宽带放大器140，或者如图3所示，所述宽带放大器140的输入端和输出端也可以分别连接有交流耦合电容。

于本实施例中，所述宽带放大器140通过供电电源和与所述供电电源相连的电感或Bais_T进行供电，电感或Bais_T的功能为给宽带放大器140进行匹配供电，可以是各种形式的电感或Bais_T等。

步骤S150，调制器150接收所述宽带放大器140输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器150中的量子态随机光信号进行调制。

于本实施例中，所述调制器150与所述宽带放大器140相连，接收所述宽带放大器140输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器150中的量子态随机光信号进行调制。

于本实施例中，所述调制器150的功能为从射频端口接收宽带放大器140的驱动信号(RF信号)后，受控对经过的光信号进行调制，所述调制器150可以是相位调制器或强度调制器，或其他可使用此类型驱动信号驱动的器件。

其中，所述调制器150对所述量子态随机光信号的调制量为所述射频端口的电压与所述信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

在量子通信系统中，调制器150驱动信号的幅度抖动值是关键指标，直接影响到了驱动的错误率，降低调制器150驱动信号的幅度抖动值能够明显的提高系统性能。经理论分析及实验测试，现有方案中使用1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时，3/2电压的幅度抖动在1/2电压和1电压抖动的基础上产生了进一步的恶化，即1/2电压和1电压的幅值抖动在信号叠加的同时也产生了叠加，导致3/2电压的幅值抖动更大，降低了系统的整体性能。

本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法的具体流程如下：

在本实施例中，通过输入端1101、输入端1102、输入端1103输入三路对齐的随机输入信号，调节可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203使三路信号分别产生1/2，1，3/2电压。可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203都不发时即为0电压，可调增益放大器1201、可调增益放大器1202、可调增益放大器1203三路中的一路即可产生1/2，1，3/2电压，这样就能够产生出0，1/2，1,，3/2四种电平的驱动信号用于驱动调制器150。所以本实施例规避了1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时带来的3/2电压幅度抖动恶化问题，产生信号质量更好的3/2电压，极大的优化了驱动信号的信号质量，提高系统的性能。

综上所述，本发明的技术方案可以规避1/2电压和1电压进行叠加产生3/2电压时带来的3/2电压幅度抖动恶化问题，产生信号质量更好的3/2电压，极大的优化了驱动信号的信号质量，提高系统的性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，其特征在于，包括：

输入端组，包括三个输入端，用于输入三路对齐的随机输入信号；

可调增益放大器组，包括三个可调增益放大器，各所述可调增益放大器与各所述输入端一一对应相连，用于分别对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号；

宽带电阻网络终端，与所述可调增益放大器组相连，用于对各所述可调增益放大器输出的电压信号进行非叠加地合路并输出合路信号；

宽带放大器，与所述宽带电阻网络终端相连，用于将所述合路信号放大到调制所需的幅度，形成驱动信号；

供电模块，与所述宽带放大器相连，用于为所述宽带放大器供电并使所述驱动信号不向电源方向分流；

调制器，与所述宽带放大器相连，接收所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器中的量子态随机光信号进行调制。

2.根据权利要求1所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，其特征在于，所述调制器对所述量子态随机光信号的调制量为所述调制器中射频端口的电压与信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

3.根据权利要求1所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，其特征在于，所述可调增益放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容，和/或所述宽带放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容。

4.根据权利要求1所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，其特征在于，所述可调增益放大器为可适配直流输入输出信号的可调增益放大器；所述宽带放大器为可适配直流输入输出信号的宽带放大器。

5.根据权利要求1所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，其特征在于，三个所述可调增益放大器的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。

6.一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，其特征在于，所述适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法包括：

输入三路对齐的随机输入信号；

通过三个可调增益放大器对所述三路对齐的随机输入信号进行放大、调节增益，并输出调节之后的电压信号；

通过宽带电阻网络终端对输出的各电压信号进行非叠加地合路并输出合路信号；

通过宽带放大器将所述合路信号放大到调制所需的幅度，形成驱动信号；

调制器接收所述宽带放大器输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器中的量子态随机光信号进行调制。

7.根据权利要求6所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，其特征在于，所述调制器对所述量子态随机光信号的调制量为所述调制器中射频端口的电压与信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

8.根据权利要求6所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，其特征在于，所述可调增益放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容，和/或所述宽带放大器的输入端和输出端分别连接有一交流耦合电容。

9.根据权利要求6所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，其特征在于，所述可调增益放大器为可适配直流输入输出信号的可调增益放大器；所述宽带放大器为可适配直流输入输出信号的宽带放大器。

10.根据权利要求6所述的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，其特征在于，三个所述可调增益放大器的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。

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