CN111525951B - 一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机。该装置包括：激光器、分束器、光学解调器和至少两个探测器；分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接；激光器与分束器的第二输入端连接；分束器的第一输出端与光学解调器连接，第一输出端输出的光强至少为第一输入端输入的光强的百分之八十，第一输出端输出的光强至多为第二输入端输入的光强的百分之二十；光学解调器的输出端与至少两个探测器连接。本申请中通过将特殊分光比的分束器在光学解调器之前接入用于测试探测效率的激光器，利用分束器特殊的分光比衰减激光器输出的测试光。无需构建光衰减器和额外的光路，减少了器件的体积和硬件的成本。

Description

一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别涉及一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机。

背景技术

近年来，通信技术不断发展。量子通信技术中的量子密钥分发（Quantum KeyDistribution）技术因高安全信备受人们的重视。因此，QKD系统中的各个设备的安全性是QKD系统中的一个重要参数。

相关技术中，QKD系统中接收机的结构如图1所示，信号光由光纤接入波分复用器101。波分复用器101将信号光分解为同步光和量子光，并分别输出。其中，量子光经过光学解调器102的解调输入至少两个探测器探测。在QKD系统中，基于安全性要求，需要保证探测器的探测效率一致。相关技术中，如图1所示，接入激光器103和光衰减器104至光学解调器102和探测器之间。激光器103发光，技术人员检测各个探测器的效率是否一致；若不一致，则调整探测器的偏压、温度等，使得各个探测器的效率一致。

相关技术中，由于校准探测器需要接入激光器和光衰减器，因此需要搭建额外的光路，并且构建光衰减器的硬件成本较大，器件体积较大，不利于QKD系统的构建。

发明内容

本申请提供了一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机，可用于解决相关技术中，由于校准探测器需要接入激光器和光衰减器，因此需要搭建额外的光路，并且构建光衰减器的硬件成本较大，器件体积较大，不利于QKD系统的构建的问题。

第一方面，一种探测器的安全监测装置，所述装置包括：激光器、分束器、光学解调器和至少两个探测器；

所述分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接；

所述激光器与所述分束器的第二输入端连接；

所述分束器的第一输出端与所述光学解调器连接，所述第一输出端输出的光强至少为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，所述第一输出端输出的光强至多为所述第二输入端输入的光强的百分之二十；

所述光学解调器的输出端与所述至少两个探测器连接。

可选地，所述装置还包括监测光电二极管；

所述监测光电二极管与所述分束器的第二输出端连接，所述第二输出端输出的光强至多为所述第一输入端输入的光强的百分之二十，所述第二输出端输出的光强至少为所述第二输入端输入的光强的百分之八十。

可选地，所述装置还包括：处理器；

所述处理器与所述至少两个探测器连接，用于获取所述至少两个探测器的探测效率。

可选地，所述装置还包括：处理器；

所述处理器与所述监测光电二级管连接，用于获取所述监测光电二极管所探测到的光强。

第二方面，本申请还提供了一种探测器的安全监测方法，所述方法应用于量子密钥分发系统中的接收机中，所述接收机中：分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接，激光器与所述分束器的第二输入端连接；所述分束器的第一输出端与所述光学解调器连接，所述光学解调器的输出端与所述至少两个探测器连接，所述至少两个探测器与所述处理器连接，所述第一输出端输出的光强至少为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，所述第一输出端输出的光强至多为所述第二输入端输入的光强的百分之二十；

所述激光器输出测试光，所述测试光是检测探测器探测效率的光束；

所述分束器的第一输出端输出第一分束光，所述第一分束光为所述测试光的分束光；

所述处理器获取所述探测器探测所述第一分束光的探测效率；

所述处理器检测各个所述探测器的探测效率是否一致。

可选地，所述接收机还包括与所述分束器第二输入端连接的监测光电二极管，所述第二输出端输出的光强至多为所述第一输入端输入的光强的百分之二十，所述第二输出端输出的光强至少为所述第二输入端输入的光强的百分之八十；

所述方法，还包括：

所述分束器的第二输出端输出第二分束光，所述第二分束光为量子光的分束光；

所述处理器获取所述监测光电二极管所探测到的光强；

所述处理器检测所述监测光电二极管所探测到的光强是否大于第一阈值；

若所述监测光电二极管所探测到的光强大于所述第一阈值，则处理器发送强光报警信息。

可选地，所述接收机还包括与所述分束器第二输入端连接的监测光电二极管，所述第二输出端输出的光强至多为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，所述第二输出端输出的光强至少为所述第二输入端输入的光强的百分之八十；

所述方法，还包括：

所述分束器的第二输出端输出第三分束光，所述第三分束光为测试光的分束光；

所述处理器获取所述监测光电二极管所探测到的光强；

所述处理器检测所述监测光电二极管所探测到的光强是否小于第二阈值；

若所述监测光电二极管所探测到的光强小于所述第二阈值，则处理器发送失效信息，所述失效信息用于指示所述监测光电二极管工作异常。

可选地，所述测试光的波形是根据随机数设置的预设波形；

所述方法，还包括：

所述处理器获取所述监测光电二极管所探测到的所述第三分束光的波形；

所述处理器检测所述第三分束光的波形是否与所述预设波形一致；

若所述第三分束光的波形与所述预设波形不一致，则所述处理器发送干扰报警信息。

第三方面，本申请还提供了一种量子密钥分发接收机，所述接收机包括：激光器、分束器、光学解调器和至少两个探测器；

所述分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接；

所述激光器与所述分束器的第二输入端连接；

所述分束器的第一输出端与所述光学解调器连接，所述第一输出端输出的光强至少为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，所述第一输出端输出的光强至多为所述第二输入端输入的光强的百分之二十；

所述光学解调器的输出端与所述至少两个探测器连接。

第四方面，本申请还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可实现上述第二方面所提供的方法。

本申请提供的一种探测器的安全监测装置、方法及量子密钥分发接收机，通过将特殊分光比的分束器在光学解调器之前接入用于测试探测效率的激光器，利用分束器特殊的分光比衰减激光器输出的测试光。无需构建光衰减器和额外的光路，减少了器件的体积和硬件的成本。

附图说明

图1为相关技术中的QKD系统中接收机的结构架构的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种探测器的安全监测装置的示意图；

图3A为本申请实施例提供的光学解调器和探测器一种连接方式的示意图；

图3B为本申请实施例提供的光学解调器和探测器另一种连接方式的示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种探测器的安全监测装置的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种探测器的安全监测方法的流程图。

具体实施方式

在对本申请实施例的技术方案说明之前，首先对本申请实施例中涉及的技术术语和应用场景进行介绍和说明。

本申请实施例描述的系统架构以及业务场景是为了更加清楚地说明本申请实施例的技术方案，并不构成对本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着系统架构的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的实施架构的示意图。图1所示的架构是与QKD系统中的接收机的架构，包括波分复用器101、光学解调器102、激光器103、光衰减器104和探测器105。其中，波分复用器101可以是粗波分复用器（Coarse WavelengthDivision Multiplexer，CWDM），也可以是密集波分复用器（Dense Wavelength DivisionMultiplexer，DWDM）。光学解调器102是用于解调量子光的光学器件或光学器件的组合，例如不等比干涉仪。

在本申请实施例中，针对接收机中波分复用器输出的量子光部分，提供了一种能够无需构建光衰减器的装置，以减少需要搭建的额外光路，减少硬件成本。

下面将基于上文所述的本申请实施例涉及的共性方面，对本申请实施例进一步详细说明。

请参考图2，其示出了本申请一个实施例提供的一种探测器的安全监测装置。该装置包括：激光器201、分束器202、光学解调器203和至少两个探测器204。

激光器201是用于输出测试光的激光器。该测试光是指用于测试各个探测器的探测效率是否一致的光线。

分束器202是具有特殊分光比的分束器。当第一输入端2021输入光线时，第一输出端2023输出的光强至少为第一输入端2021输入的百分之八十，第二输出端2024输出的光强至多为第一输入端2021输入的百分之二十。当第二输入端2022输入光线时，第一输出端2023输出的光强至多为第二输入端2022输入的百分之二十，第二输出端2024输出的光强至少为第二输入端2022输入的百分之八十。示例性地，分束器202是分光比为1：9的分束器。

分束器202的第一输入端2021与传输量子光的光纤连接。分束器202的第二输入端2022与激光器201连接。分束器202的第一输出端2023与光学解调器203连接。

从分束器202的第一输入端2021输入的光线经过分束器202后，分为两束光线分别从第一输出端2023和第二输出端2024射出。第一输出端2023出射的光线和第二输出端2024出射的光线的光强比至少为8比2，即射入第一输入端2021的至少百分之八十强度的光信号由第一输出端2023输出、射入第一输入端2021的至多百分之二十强度的光信号由第二输出端2024输出。分束器202的第一输入端2021连接的是传输量子光的光纤。量子光经过分束器202之后，至少百分之八十的光线由第一输出端2023传输至光学解调器203，经过解调后被探测器204探测。由于至少百分之八十的量子光仍然传输至光学解调器203和探测器204，因此量子密钥分发正常运行。

从分束器202的第二输入端2022输入的光线经过分束器202后，分为两束光线分别从第二输出端2024和第一输出端2023射出。第一输出端2023出射的光线和第二输出端2024出射的光线的光强比至多为2比8，即射入第二输入端2022的至少百分之八十强度的光信号由第二输出端2024输出、射入第二输入端2022的至多百分之二十强度的光信号由第一输出端2023输出。分束器202的第二输入端2022连接的是激光器201。激光器201发出的测试光经过分束器202之后，至多百分之二十的光线由第一输出端2023传输至光学解调器203，最终被探测器204探测。激光器201输出的是用于测试探测器204的探测效率的测试光，而探测器204是在QKD系统中探测量子光。因此，激光器201输出的测试光在被探测器204探测前需要经过衰减。测试光经过分束器202的分束，至多百分之二十的光线传输至探测器204，即分束器202对测试光进行了衰减。

光学解调器203是用于对QKD系统中的量子光进行调制解调的光学器件，例如不等臂干涉仪。

探测器204为光电探测器即光电二极管。光电二极管包括PIN光电二极管或雪崩光电二极管。光电二极管可以是电流输出型，也可以是电压输出型。

在一种可能的实施方式中，请参考图3A，其示出了光学解调器203和探测器204一种可能的连接方式。如图3A所示，光学解调器203连接了4个探测器204。输入光学解调器203的光信号经过两级分束从光学解调器203的四个输出端输出至4个探测器204。其中，第二级分束的装置为两个偏振分束器（Polarization Beam Splitter，PBS）。

在另一种可能的实施方式中，请参考图3B，其示出了光学解调器203和探测器204另一种可能的连接方式。如图3B所示，光学解调器203连接了4个探测器204。输入光学解调器203的光信号经过一次分束后，输入连接的干涉仪2032或干涉仪2033，再由干涉仪输出至探测器204。

当QKD系统工作时，量子光沿着第一输入端2021，第一输出端2023、解调器203和探测器204的光路传输；当检测探测器204时，测试光沿着第二输入端2022、第一输出端2023、解调器203和探测器204的光路传输。

可选地，上述安全监测装置还包括处理器。该处理器与各个探测器204连接。该处理器为现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）。可选地，处理器为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）、FPGA 和专用集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC）中的一个或多个的组合。处理器获取各个探测器204对光信号的探测结果，并根据探测结果获取各个探测器的探测效率。若探测效率不一致，则处理器发出调制信息以通知技术人员调整器件参数，以使得探测器的探测效率一致。

可选地，如图4所示，上述安全监测装置还包括监测光电二极管205。监测光电二极管205与分束器202的第二输出端2024连接，用于探测第二输出端2024输出的光线强度。监测光电二极管205与分束器202的第二输出端2024连接是用于监测QKD系统是否受到了强光攻击。QKD系统中的强光攻击是指利用光强较强的光信号干扰或损坏QKD系统中的光学器件的攻击方式，例如激光损伤攻击、激光致盲攻击和木马攻击等。对于上述监测光电二极管205，QKD系统工作时，第一输入端2021输入的光线经过分束器202之后，至多百分之二十的光线由第二输出端2024传输至监测光电二极管205。监测光电二级管205探测第二输出端2024输出的光线的光强。若QKD系统受到了强光攻击，则攻击的光信号经过分束器202分束后，被监测光电二极管205探测到。由于攻击的光信号的光强大于QKD工作时的量子光的光强，因此，监测光电二极管205对第二输出端2024输出光线光强的探测结果可用于监测QKD系统是否受到强光攻击。

可选地，上述处理器还与上述监测光电二极管205连接。处理器获取光电二极管205对第二输出端2024输出的光信号光强的探测结果。处理器检测该探测结果是否大于第一阈值。该第一阈值是根据强光攻击中光信号的光强预先设定的。示例性地，第一阈值为激光致盲攻击的光信号光强值的十分之一。若上述对第二输出端2024输出的光信号光强的探测结果大于第一阈值，则处理器发送强光报警信息。该强光报警信息用于指示QKD系统受到强光攻击；若上述对第二输出端2024输出的光信号光强的探测结果小于第一阈值，则处理器不做处理。当激光器201输出测试光时，测试光被分束器202分束，至少十分之八的强度的光线输出至监测二极管205。上述处理器检测监测光电二极管205是否探测到测试光的分束光；若探测到测试光的分束光，则确定监测光电二极管205没有工作故障；若不能探测到测试光的分束光，则确定监测光电二极管205工作出现异常，处理器发送失效信息。该失效信息用于指示监测光电二极管工作异常。

可选地，当测试探测效率是否一致时，攻击方可以发出干扰光干扰探测效率的测试，从而影响探测器的校准。在量子密钥分发系统中，接收机中的各个探测器探测不同的偏振光，测试光的不同偏振光的强度相同，则各个探测器到测试光的概率也相同。干扰光是与测试光相似的弱光，但不同的是干扰光的不同偏振光的强度不同。探测器204的探测效率是根据探测的结果确定的，若探测的对象是已经叠加了干扰光的测试光，则探测结果包括了错误的信息，进而获取的探测效率也是错误的。根据错误的探测效率校准探测器，会影响QKD系统的安全性。示例性地，图4所示的两个探测器204分别探测H光和V光，攻击方的干扰光。当没有攻击方的干扰光时，测试光中的H光和V光的强度均衡，探测器204探测的结果能准确反映探测效率；当攻击方发出干扰光时，干扰光的不同偏振光的强度不同，H光的强度大于V光的强度。此时，干扰光和测试光叠加，H光的强度大于V光的强度，则探测H光的探测器204探测到光信号的概率大于探测V光的探测器204，探测H光的探测器204的探测效率也大于探测V光的探测器。由于探测效率不一致，处理器发出调制信息，相应地，技术人员调整探测器的器件参数。但是，该探测效率是在叠加了干扰光的情况下获取的，而探测器204的探测效率实际是一致的。因此，处理器发出调制信息会导致技术人员错误地调整探测器的器件参数，影响QKD系统的安全性。对于攻击方发出干扰光的攻击方式，激光器201发出预设波形的测试光。通常在测试探测器的探测效率时，激光器201发出的测试光的波形是连续的。测试光的预设波形是技术人员预先设置的波形，不再连续，而是在预设的时域位置上设置信号。示例性地，在测试光的10个周期中，激光器根据生成的随机数确定将第六、第七和第八个周期设置为发光的时域位置。激光器201发出预设波形的测试光，相应地，监测光电二极管205探测该测试光的分束光。因为，激光器201输出的光信号经过分束器202时，至少分束了百分之八十的强度的光信号至监测光电二极管205，所以监测光电二极管205探测到的是未过度衰减的测试光的分束光，可以探测测试光完整的波形。处理器根据监测光电二极管205的探测结果，获取测试光的波形。处理器检测监测光电二极管205探测到的波形与上述预设波形是否相同；当存在干扰光时，干扰光与测试光叠加，测试光的波形收到干扰光的干扰，发生改变。若相同，则处理器确定QKD相同未受到干扰光的攻击；若不同，则处理器发送干扰报警信息。该干扰报警信息用于指示QKD系统受到干扰光的攻击。

在本申请实施例提供的装置中，通过将特殊分光比的分束器在光学解调器之前接入用于测试探测效率的激光器，利用分束器特殊的分光比衰减激光器输出的测试光。无需构建光衰减器和额外的光路，减少了器件的体积和硬件的成本。

下述为本申请方法实施例，方法实施例与上文装置实施例相对应。

请参考图5，其示出了本申请一个实施例提供的探测器的安全监测方法的流程图。该方法应用于量子密钥分发系统中的接收机中。该接收机包括上述图2所示的装置实施例。接收机中：分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接，激光器与分束器的第二输入端连接；分束器的第一输出端与光学解调器连接，光学解调器的输出端与至少两个探测器连接，至少两个探测器与处理器连接，第一输出端输出的光强至少为第一输入端输入的光强的百分之八十，第一输出端输出的光强至多为第二输入端输入的光强与的百分之二十。该方法可以包括如下几个步骤：

步骤501，激光器输出测试光。

在测试接收机中的各个探测器的探测效率是否一致时，激光器输出测试光。该测试光是指用于测试各个探测器的探测效率是否一致的光线。测试光由分束器的第二输入端接入分束器。分束器是具有特殊分光比的分束器。当第一输入端输入光线时，第一输出端输出的光强至少为第一输入端输入的百分之八十，第二输出端输出的光强至多为第一输入端输入的百分之二十。当第二输入端输入光线时，第一输出端输出的光强至多为第二输入端输入的百分之二十，第二输出端输出的光强至少为第二输入端输入的百分之八十。

步骤502，分束器的第一输出端输出第一分束光。

从分束器的第二输入端输入的测试光经过分束器后，分为两束光线分别从第二输出端和第一输出端射出。第一输出端出射的光线和第二输出端出射的光线的光强比至多为2比8，即射入第二输入端的至少百分之八十强度的光信号由第二输出端输出、射入第二输入端的至多百分之二十强度的光信号由第一输出端输出。第一分束光为上述测试光从第一输出端输出的分束光。激光器发出的测试光经过分束器之后，至多百分之二十的光线即第一分束光由第一输出端传输至光学解调器，最终被探测器探测。激光器输出的是用于测试探测器的探测效率的测试光，而探测器是在QKD系统中探测量子光。因此，激光器输出的测试光在被探测器探测前需要经过衰减。测试光经过分束器的分束，至多百分之二十光强的第一分束光传输至探测器，即分束器对测试光进行了衰减。

步骤503，处理器获取探测器探测第一分束光的探测效率。

处理器与各个探测器连接。处理器获取各个探测器对光信号的探测结果，并根据探测结果获取各个探测器的探测效率。在QKD系统中，对于接收机中的各个探测器，需要各个探测器对同一基矢的探测效率一致。当第一分束光经过光学解调器传输至探测器时，探测器探测光信号。处理器对探测器探测到光信号的次数进行计数，并根据该计数获取各个探测器的探测效率。示例性地，接收机中包括探测器A，在对第一分束光的100次探测中，探测器A探测到光信号70次，则处理器的计数为70，探测效率为70%。

步骤504，处理器检测各个探测器的探测效率是否一致。

在获取到各个探测器的探测效率后，处理器检测各个探测器的探测效率是否一致；若探测效率不一致，则处理器发出调制信息以通知技术人员调整器件参数，以使得探测器的探测效率一致；若一致，则处理器确定探测器进行量子光探测。

可选地，上述接收机包括监测光电二极管，第一输入端输入的光强与第二输出端输出的光强比至少为10：2，第二输入端输入的光强与第二输出端输出的光强比至多为10：8。上述监测光电二极管与分束器的第二输出端和处理器连接，用于监测QKD系统是否受到强光攻击。QKD系统中的强光攻击是指利用光强较强的光信号干扰或损坏QKD系统中的光学器件的攻击方式，例如激光损伤攻击、激光致盲攻击和木马攻击等。QKD系统工作时，第一输入端输入的光线经过分束器之后，分束器的第二输出端输出第二分束光。该第二分束光为传输量子光的光纤中光线的分束光。第二分束光由第二输出端传输至监测光电二极管。监测光电二级管探测上述第二分束光的光强。相应地，处理器获取监测光电二极管所探测到的光强。处理器检测该光强是否大于第一阈值。该第一阈值是根据强光攻击中光信号的光强预先设定的。示例性地，第一阈值为激光致盲攻击的光信号光强值的十分之一。若第二分束光的光强大于第一阈值，则处理器发送强光报警信息。该强光报警信息用于指示QKD系统受到强光攻击；若上述第二分束光的光强小于第一阈值，则处理器不做处理。

若QKD系统受到了强光攻击，则攻击的光信号经过分束器分束后，被监测光电二极管探测到。由于攻击的光信号的光强大于QKD工作时的量子光的光强，因此，监测光电二极管对第二输出端输出光线光强的探测结果用于监测QKD系统是否受到强光攻击。

可选地，上述接收机包括监测光电二极管，监测光电二极管与分束器的第二输出端和处理器连接。监测光电二极管是用于监测QKD系统是否受到强光攻击的。QKD系统需要确定监测光电二极管是否异常。当激光器发光监测各个探测器的探测效率是否一致时，分束器的第二输出端输出第三分束光。第三分束光是测试光经过分束器后从分束器的第二输出端输出的分束光。从分束器的第二输入端输入的测试光经过分束器后，分为两束光线分别从第二输出端和第一输出端射出。第一输出端出射的光线和第二输出端出射的光线的光强比至多为2比8，即射入第二输入端的至少百分之八十的光信号由第二输出端输出、射入第二输入端的至多百分之二十的光信号第一输出端输出。第三分束光为上述测试光从第二输出端输出的分束光。激光器发出的测试光经过分束器之后，第三分束光由第二输出端传输至监测光电二极管探测。相应地，处理器获取监测光电二极管所探测到的第三分束光的光强。处理器检测该光强是否大于第二阈值。该第二阈值是根据测试光的光强预先设定的。若第三分束光的光强小于第二阈值，则处理器发送失效信息。该失效信息用于指示监测光电二极管工作异常；若上述第三分束光的光强大于第二阈值，则处理器确定监测光电二极管无工作异常。

可选地，当测试探测效率是否一致时，攻击方可以发出干扰光干扰探测效率的测试，从而影响探测器的校准。在量子密钥分发系统中，接收机中的各个探测器探测不同的偏振光，测试光的不同偏振光的强度相同，则各个探测器到测试光的概率也相同。干扰光是与测试光相似的弱光，但不同的是干扰光的不同偏振光的强度不同。探测器的探测效率是根据探测的结果确定的，若探测的对象是已经叠加了干扰光的测试光，则探测结果包括了错误的信息，进而获取的探测效率也是错误的。根据错误的探测效率校准探测器，会影响QKD系统的安全性。示例性地，图4所示的两个探测器分别探测H光和V光，攻击方的干扰光。当没有攻击方的干扰光时，测试光中的H光和V光的强度均衡，探测器探测的结果能准确反映探测效率；当攻击方发出干扰光时，干扰光的不同偏振光的强度不同，H光的强度大于V光的强度。此时，干扰光和测试光叠加，H光的强度大于V光的强度，则探测H光的探测器探测到光信号的概率大于探测V光的探测器，探测H光的探测器的探测效率也大于探测V光的探测器。由于探测效率不一致，处理器发出调制信息，相应地，技术人员调整探测器的器件参数。但是，该探测效率是在叠加了干扰光的情况下获取的，而探测器的探测效率实际是一致的。因此，处理器发出调制信息会导致技术人员错误地调整探测器的器件参数，影响QKD系统的安全性。对于攻击方发出干扰光的攻击方式，激光器发出预设波形的测试光。在测试探测器的探测效率时，测试光的预设波形是根据随机数预先设置的波形，不再连续，而是在预设的时域位置上设置信号。示例性地，在测试光的10个周期中，激光器根据生成的随机数确定将第六、第七和第八个周期设置为发光的时域位置。激光器发出预设波形的测试光，相应地，监测光电二极管探测该测试光的分束光即上述第三分束光。因为，激光器输出的光信号经过分束器时，至少分束了百分之八十的强度的光信号至监测光电二极管及将上述第三分束光输出至监测光电二极管，所以监测光电二极管探测到的是未过度衰减的测试光的分束光，可以探测测试光完整的波形。处理器根据监测光电二极管的探测结果，获取测试光的波形。处理器检测监测光电二极管探测到的波形与上述预设波形是否相同；当存在干扰光时，干扰光与测试光叠加，测试光的波形收到干扰光的干扰，发生改变。若相同，则处理器确定QKD相同未受到干扰光的攻击；若不同，则处理器发送干扰报警信息、该干扰报警信息用于指示QKD系统受到干扰光的攻击。

在本申请实施例提供的方法中，通过特殊分光比的分束器在光学解调器之前接入用于测试探测效率的激光器，利用分束器特殊的分光比衰减激光器输出的测试光。无需构建光衰减器和额外的光路，减少了器件的体积和硬件的成本。

本申请一示例性实施例还提供了一种量子密钥分发接收机。该接收机包括：激光器、分束器、光学解调器和至少两个探测器；分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接；激光器与分束器的第二输入端连接；分束器的第一输出端与光学解调器连接，第一输出端输出的光强至少为第一输入端输入的光强的百分之八十，第一输出端输出的光强至多为第二输入端输入的光强的百分之二十；光学解调器的输出端与至少两个探测器连接。

在本申请实施例提供的接收机中，通过特殊分光比的分束器在光学解调器之前接入用于测试探测效率的激光器，利用分束器特殊的分光比衰减激光器输出的测试光。无需构建光衰减器和额外的光路，减少了器件的体积和硬件的成本。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种探测器的安全监测装置，其特征在于，所述装置包括：激光器、分束器、光学解调器和至少两个探测器，所述激光器是输出测试光的激光器，所述测试光是检测探测器探测效率的光束；

所述分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接；

所述激光器与所述分束器的第二输入端连接；

所述分束器的第一输出端与所述光学解调器连接，若输入量子光，则所述第一输出端输出的光强至少为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，若输入测试光，则所述第一输出端输出的光强至多为所述第二输入端输入的光强的百分之二十；

所述光学解调器的输出端与所述至少两个探测器连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括监测光电二极管；

所述监测光电二极管与所述分束器的第二输出端连接，所述第二输出端输出的光强至多为所述第一输入端输入的光强的百分之二十，所述第二输出端输出的光强至少为所述第二输入端输入的光强的百分之八十。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：处理器；

所述处理器与所述至少两个探测器连接，用于获取所述至少两个探测器的探测效率。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：处理器；

所述处理器与所述监测光电二级管连接，用于获取所述监测光电二极管所探测到的光强。

5.一种探测器的安全监测方法，其特征在于，所述方法应用于量子密钥分发系统中的接收机中，所述接收机中：分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接，激光器与所述分束器的第二输入端连接；所述分束器的第一输出端与光学解调器连接，所述光学解调器的输出端与至少两个探测器连接，所述至少两个探测器与处理器连接，所述第一输出端输出的光强至少为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，所述第一输出端输出的光强至多为所述第二输入端输入的光强的百分之二十；

所述激光器输出测试光，所述测试光是检测探测器探测效率的光束；

所述分束器的第一输出端输出第一分束光，所述第一分束光为所述测试光的分束光；

所述处理器获取所述探测器探测所述第一分束光的探测效率；

所述处理器检测各个所述探测器的探测效率是否一致。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收机还包括与所述分束器第二输入端连接的监测光电二极管，所述第二输出端输出的光强至多为所述第一输入端输入的光强的百分之二十，所述第二输出端输出的光强至少为所述第二输入端输入的光强的百分之八十；

所述方法，还包括：

所述分束器的第二输出端输出第二分束光，所述第二分束光为量子光的分束光；

所述处理器获取所述监测光电二极管所探测到的光强；

所述处理器检测所述监测光电二极管所探测到的光强是否大于第一阈值；

若所述监测光电二极管所探测到的光强大于所述第一阈值，则处理器发送强光报警信息。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收机还包括与所述分束器第二输入端连接的监测光电二极管，所述第二输出端输出的光强至多为所述第一输入端输入的光强的百分之二十，所述第二输出端输出的光强至少为所述第二输入端输入的光强的百分之八十；

所述方法，还包括：

所述分束器的第二输出端输出第三分束光，所述第三分束光为测试光的分束光；

所述处理器获取所述监测光电二极管所探测到的光强；

所述处理器检测所述监测光电二极管所探测到的光强是否小于第二阈值；

若所述监测光电二极管所探测到的光强小于所述第二阈值，则处理器发送失效信息，所述失效信息用于指示所述监测光电二极管工作异常。

8.根据权利要求6或7任一项所述的方法，其特征在于，所述测试光的波形是根据随机数设置的预设波形；

所述方法，还包括：

所述处理器获取所述监测光电二极管所探测到的第三分束光的波形，所述第三分束光为测试光的分束光；

所述处理器检测所述第三分束光的波形是否与所述预设波形一致；

若所述第三分束光的波形与所述预设波形不一致，则所述处理器发送干扰报警信息。

9.一种量子密钥分发接收机，其特征在于，所述接收机包括：激光器、分束器、光学解调器和至少两个探测器，所述激光器是输出测试光的激光器，所述测试光是检测探测器探测效率的光束；

所述分束器的第一输入端与传输量子光的光纤连接；

所述激光器与所述分束器的第二输入端连接；

所述分束器的第一输出端与所述光学解调器连接，若输入量子光，则所述第一输出端输出的光强至少为所述第一输入端输入的光强的百分之八十，若输入测试光，则所述第一输出端输出的光强至多为所述第二输入端输入的光强的百分之二十；

所述光学解调器的输出端与所述至少两个探测器连接。

Images