CN111740778B - 一种光源相位差测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种光源相位差测试系统及方法，涉及量子保密通信技术领域，所述系统包括：第一光源；第二光源；第一分束器、第二分束器、第三分束器、第四分束器、第五分束器、第六分束器，用于将两光源发出的光信号分成八路光信号；延时线，用于部分光路的延时；四分之一波片，用于改变部分光信号的相位；第七分束器、第八分束器、第九分束器、第十分束器用于将光信号先分束后干涉得到相位差信息；第一平衡零差探测器、第二平衡零差探测器、第三平衡零差探测器、第四平衡零差探测器，用于得到强度差值；处理器，用于计算两光源的相位差。本申请提供的技术方案可以顺利解决CVQKD系统中测量两光源相位差的问题。

Description

一种光源相位差测试系统及方法
技术领域
本申请涉及量子保密通信技术领域，具体涉及一种光源相位差测试系统及方法。
背景技术
量子保密通信技术主要是基于量子密钥分发技术 (Quantum Key Distribution，QKD) ，QKD是利用量子力学特性来保证通信安全性，使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。连续变量量子密钥分发(CVQKD)是量子密钥分发领域中的一个重要分支，因为其在发射端（Alice端）使用电磁场的正交分量(位置分量和动量分量)来调制信息，在接收端（Bob端）使用相干探测技术(零差探测和外差探测)来解调信息的特点，使得CVQKD可以用标准的通信器件来实现，并且适合与经典信号共用一根光纤传输，由此看来，这种CVQKD技术有希望成为一种低成本、高成码率的量子密钥分发方案，因此，作为量子密钥分发的一个重要分支，发展实用化的CVQKD系统意义十分重大。
图1示出了现有技术中的一种连续变量量子密钥分发系统，如图1所示，在该CVQKD系统中，由在Alice端的激光器发送一束脉冲光，该脉冲光通过一个分束器(BS)分为强度较大的脉冲导频光和强度微弱的脉冲信号光，其中导频光是一个强的相位基准，但其自身不携带任何信息，可认为是经典信号。信号光在Alice端通过使用幅度调制器(AM)、相位调制器(PM)和衰减器(VOA)实现高斯调制，另一路导频光经过时分复用和偏振复用与经调制的信号光耦合到一根光纤中，并且传输到Bob端。Bob端接收到由Alice端发送过来的耦合信号后，首先使用偏振控制器和偏振分束器(PBS)来分离量子信号光与导频光，量子信号光和导频光分离后分别被送入两路零差探测器a和b中，与此同时，Bob端本地也需要产生一个本振光用于进行相干探测，如图1所示，该本振光将由本地激光器产生，本地激光器输出的本振光经过强度调制器(AM)调制后被分束器(BS)分成两路，分别用于与量子信号光和导频光进行相干作用后进入零差探测器a和b中。
在如图1所示的现有技术中，解码过程需要Bob端本地产生的本振光与Alice端发 送过来的信号光和导频光进行干涉，其中，对于CVQKD系统，由于基矢选择的需要，本振光与 信号光干涉需要有特定的相位差，例如相位差为零或者
Figure 797158DEST_PATH_IMAGE002
。但是，由于Bob端本地产生本振 光的激光器和Alice端激光器相互独立，并且在干涉之前本振光和信号光的通光路径不同， 路径的不同也会引起相位差的不同，导致本振光与信号光干涉时的相位差不一定是特定需 要的相位差例如相位差为零或者
Figure 466036DEST_PATH_IMAGE003
，因此，需要在本振光与信号光干涉之前，测量出本振 光与信号光的相位差，以便进行相位补偿满足本振光与信号光特定相位差的需要。由于导 频光与信号光的相位差为零或者是确定值，因此，测量出本振光与导频光干涉前的相位差 就可知本振光与信号光干涉前的相位差。如图1所示，本振光与导频光可以看做两种不同的 光源，在进入零差探测器b前即两者干涉之前，需要一种测量两光源相位差的系统用以测试 本振光与导频光干涉前的相位差。
发明内容
本申请提供一种光源相位差测试系统及方法，以解决CVQKD系统中测量两光源相位差的问题。
一种光源相位差测试系统，包括：
第一光源；
第二光源；
第一分束器、第二分束器、第三分束器，用于将所述第一光源输出的光信号等分为四路，分别为第一路、第二路、第三路、第四路；
第四分束器、第五分束器、第六分束器，用于将所述第二光源输出的光信号等分位四路，分别为第五路、第六路、第七路、第八路；
延时线，用于延时所述第三路、第四路、第七路与第八路光信号，所述第三路、第四 路、第七路与第八路光信号的延时时长均为
Figure 36564DEST_PATH_IMAGE005
；
四分之一波片，用于改变所述第六路与所述第八路光信号的相位，所述第六路、第 八路光信号的相位改变均为
Figure 790893DEST_PATH_IMAGE002
；
第七分束器为两进两出式分束器，用于将所述第一路与所述第五路光信号先分束后干涉；
第八分束器为两进两出式分束器，用于将所述第二路与所述第六路光信号先分束后干涉；
第九分束器为两进两出式分束器，用于将所述第三路与所述第七路光信号先分束后干涉；
第十分束器为两进两出式分束器，用于将所述第四路与所述第八路光信号先分束后干涉；
第一平衡零差探测器，连接于所述第七分束器，用于输出第一强度差值；
第二平衡零差探测器，连接于所述第八分束器，用于输出第二强度差值；
第三平衡零差探测器，连接于所述第九分束器，用于输出第三强度差值；
第四平衡零差探测器，连接于所述第十分束器，用于输出第四强度差值；
处理器，分别连接于所述第一平衡零差探测器、所述第二平衡零差探测器、所述第三平衡零差探测器以及所述第四平衡零差探测器的输出端，用于根据所述第一强度差值、所述第二强度差值、所述第三强度差值、所述第四强度差值、所述延时时长以及所述相位改变计算所述第一光源与所述第二光源的相位差。
优选地，所述第一分束器、第二分束器、第三分束器、第四分束器、第五分束器、第六分束器均为一进两出式分束器。
优选地，所述处理器被配置为包含：关于第一光源与第二光源频率差以及第一光 源与第二光源相位差的第一函数式、第一光源与第二光源频率差以及第一光源与第二光源 相位差的第二函数式，所述第一函数式被描述为：
Figure 262326DEST_PATH_IMAGE007
，所述第二 函数式被描述为：
Figure 785711DEST_PATH_IMAGE009
，其中，
Figure 949976DEST_PATH_IMAGE011
为第一光源与第 二光源的频率差、
Figure 519498DEST_PATH_IMAGE013
为第一光源与第二光源的相位差、
Figure 60201DEST_PATH_IMAGE015
表示时间、
Figure 782300DEST_PATH_IMAGE005
为延时时长、
Figure 383046DEST_PATH_IMAGE017
为延时相位差、
Figure 49650DEST_PATH_IMAGE019
为第一强度差、
Figure 394044DEST_PATH_IMAGE021
为第二强度差、
Figure 219918DEST_PATH_IMAGE023
为第三强度差、
Figure 991565DEST_PATH_IMAGE025
为第四强度 差。
一种光源相位差测试方法，应用所述的光源相位差测试系统实现，所述光源相位差测试方法包括：
将第一光源输出的光信号等分为四路，分别为第一路、第二路、第三路、第四路；
将第二光源输出的光信号等分为四路，分别为第五路、第六路、第七路、第八路；
延时所述第三路、第四路、第七路与第八路光信号，延时时长均为
Figure 522296DEST_PATH_IMAGE005
；
改变所述第六路与所述第八路光信号的相位，相位改变均为
Figure 404802DEST_PATH_IMAGE002
；
将所述第一路与所述第五路光信号先分束后干涉得到干涉后的第一组光信号；
将所述第二路与所述第六路光信号先分束后干涉得到干涉后的第二组光信号；
将所述第三路与所述第七路光信号先分束后干涉得到干涉后的第三组光信号；
将所述第四路与所述第八路光信号先分束后干涉得到干涉后的第四组光信号；
通过第一平衡零差探测器得到第一强度差值；
通过第二平衡零差探测器得到第二强度差值；
通过第三平衡零差探测器得到第三强度差值；
通过第四平衡零差探测器得到第四强度差值；
通过处理器根据所述第一强度差值、所述第二强度差值、所述第三强度差值、所述第四强度差值、所述延时时长以及所述相位改变计算得到所述第一光源与所述第二光源的相位差。
优选地，通过处理器根据所述第一强度差值、所述第二强度差值、所述第三强度差值、所述第四强度差值、所述延时时长以及所述相位改变计算得到所述第一光源与所述第二光源的相位差，所述处理器包含计算所述第一光源与所述第二光源的相位差的第一函数式与第二函数式。
由以上本申请提供的技术方案可见，提供了一种光源相位差测试系统及方法，通过将两光源信号分束、延时、改变相位、零差探测等操作可以得到一组关于两光源频率差与相位差的函数式，进而通过运算可得两光源的相位差，本系统可以顺利解决CVQKD系统中测量两光源相位差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为现有技术中的一种连续变量量子密钥分发系统结构示意图；
图2为本申请的一种光源相位差测试系统结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本申请的第一方面提供一种光源相位差测试系统，如图2所示的本申请的一种光 源相位差测试系统结构示意图，该系统包括：第一光源1，用于输出一路光信号；第二光源2， 用于输出另一路光信号，其中，第一光源1的电场强度可被描述为：
Figure 960548DEST_PATH_IMAGE027
，第二光源2 的电场强度可被描述为：
Figure 903096DEST_PATH_IMAGE029
，其中，
Figure 934506DEST_PATH_IMAGE031
与
Figure 620703DEST_PATH_IMAGE033
分别表示第一光源1与第二光源2的电 场、
Figure 906321DEST_PATH_IMAGE035
与
Figure 19771DEST_PATH_IMAGE037
分别表示第一光源1与第二光源2的频率、
Figure 413843DEST_PATH_IMAGE039
与
Figure 638151DEST_PATH_IMAGE041
分别表示第一光源1与第二 光源2的相位，
Figure 293123DEST_PATH_IMAGE015
表示时间；第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3，均为一进两出 式分束器，用于将所述第一光源1输出的光信号等分为四路，分别为第一路、第二路、第三 路、第四路；第四分束器BS4、第五分束器BS5、第六分束器BS6，均为一进两出式分束器，用于 将所述第二光源2输出的光信号等分位四路，分别为第五路、第六路、第七路、第八路；延时 线，设置于第三路、第四路、第七路与第八路光路中，用于延时所述第三路、第四路、第七路 与第八路光信号，延时时长均为
Figure 311895DEST_PATH_IMAGE005
；四分之一波片，分别设置于第六路光路与第八路光路 中，用于改变所述第六路与所述第八路光信号的相位，相位改变均为
Figure 724422DEST_PATH_IMAGE002
；第七分束器BS7，为 两进两出式分束器，接收第一路与第五路光信号，用于将所述第一路与所述第五路光信号 先分束后干涉，输出的是第一路与第五路光信号先分束后干涉得到干涉后的第一组光信 号，干涉后的第一组光信号也是分为两路光信号，该两路光信号中分别包含第一强度信息 与第二强度信息，第一强度信息
Figure 221262DEST_PATH_IMAGE043
可被描述为：
Figure 402845DEST_PATH_IMAGE045
；第二强度信息
Figure 435261DEST_PATH_IMAGE047
可被描述为：
Figure 69504DEST_PATH_IMAGE049
，其中，
Figure 229090DEST_PATH_IMAGE051
表示相对介电常数，
Figure 530759DEST_PATH_IMAGE053
表示真空介电常数，
Figure 360174DEST_PATH_IMAGE015
表示时间，时间
Figure 481714DEST_PATH_IMAGE015
与通光路径有关、
Figure 930144DEST_PATH_IMAGE015
可测，
Figure 86319DEST_PATH_IMAGE011
表示第一光源1与 第二光源2的频率差，
Figure 476849DEST_PATH_IMAGE054
表示第一光源1与第二光源2的相位差；第八分束器BS8，为两进两 出式分束器，接收第二路与第六路光信号，用于将所述第二路与所述第六路光信号先分束 后干涉，输出的是第二路与第六路光信号先分束后干涉得到干涉后的第二组光信号，干涉 后的第二组光信号也是分为两路光信号，该两路光信号中分别包含第三强度信息与第四强 度信息，第三强度信息
Figure 85685DEST_PATH_IMAGE056
可被描述为：
Figure 196860DEST_PATH_IMAGE058
，第四强度信息
Figure 207542DEST_PATH_IMAGE060
可被描述为：
Figure 9452DEST_PATH_IMAGE062
；第九分束器BS9，为两进两出式分束 器，接收第三路与第七路光信号，用于将所述第三路与所述第七路光信号先分束后干涉，输 出的是第三路与第七路光信号先分束后干涉得到干涉后的第三组光信号，干涉后的第三组 光信号也是分为两路光信号，该两路光信号中分别包含第五强度信息与第六强度信息，同 理，第五强度信息
Figure 105583DEST_PATH_IMAGE064
可被描述为：
Figure 145084DEST_PATH_IMAGE066
，第六 强度信息
Figure 10271DEST_PATH_IMAGE068
可被描述为：
Figure 617970DEST_PATH_IMAGE070
，其中，
Figure 201398DEST_PATH_IMAGE005
为延 时时长，
Figure 795322DEST_PATH_IMAGE071
为延时相位差，
Figure 515016DEST_PATH_IMAGE005
与
Figure 152671DEST_PATH_IMAGE017
均可测，根据延时线的信息可以事先单独测得延时 相位差
Figure 223395DEST_PATH_IMAGE017
与延时时长
Figure 276802DEST_PATH_IMAGE005
的值；第十分束器BS10，为两进两出式分束器，接收第四路与第 八路光信号，用于将所述第四路与所述第八路光信号先分束后干涉，输出的是第四路与第 八路光信号先分束后干涉得到干涉后的第四组光信号，干涉后的第四组光信号也是分为两 路光信号，该两路光信号中分别包含第七强度信息与第八强度信息，同理，第七强度信息
Figure 585423DEST_PATH_IMAGE073
可被描述为：
Figure 66083DEST_PATH_IMAGE075
，第八强度信息
Figure 201267DEST_PATH_IMAGE077
可被描述 为：
Figure 792786DEST_PATH_IMAGE079
，其中，延时相位差
Figure 955914DEST_PATH_IMAGE080
与延时时长
Figure 873054DEST_PATH_IMAGE005
的 值可事先测得；第一平衡零差探测器1，连接于所述第七分束器BS7的两个输出端，用于输出 第一强度差值，第一强度差
Figure 980687DEST_PATH_IMAGE043
的值可通过第一平衡零差探测器1直接得到，原理上，干涉后 的第一组光信号通过第一平衡零差探测器1，干涉后的第一组光信号中包含的第一强度信 息
Figure 375897DEST_PATH_IMAGE043
和第二强度信息
Figure 534477DEST_PATH_IMAGE081
作差得到第一强度差
Figure 356939DEST_PATH_IMAGE019
，所述第一平衡零差探测器1的探测结果 第一强度差
Figure 827235DEST_PATH_IMAGE019
可被描述为：
Figure 26135DEST_PATH_IMAGE083
；第二平衡零差 探测器2，连接于所述第八分束器BS8的两个输出端，用于输出第二强度差值，第二强度差
Figure 288489DEST_PATH_IMAGE084
的值可通过第二平衡零差探测器2直接得到，原理上，干涉后的第二组光信号通过第二 平衡零差探测器2，干涉后的第二组光信号包含的第三强度信息
Figure 281853DEST_PATH_IMAGE085
和第四强度信息
Figure 616276DEST_PATH_IMAGE086
作差 得到第二强度差
Figure 353287DEST_PATH_IMAGE087
，所述第二平衡零差探测器2的探测结果第二强度差
Figure 79935DEST_PATH_IMAGE021
可被描述为：
Figure 509779DEST_PATH_IMAGE089
；第三平衡零差探测器3，连接于所述第九分束 器BS9的两个输出端，用于输出第三强度差值，第三强度差
Figure 344880DEST_PATH_IMAGE023
的值可通过第三平衡零差探 测器3直接得到，原理上，干涉后的第三组光信号通过第三平衡零差探测器3，干涉后的第三 组光信号包含的第五强度信息
Figure 620004DEST_PATH_IMAGE090
和第六强度信息
Figure 342103DEST_PATH_IMAGE091
作差得到第三强度差
Figure 677270DEST_PATH_IMAGE092
，同理，所述 第三平衡零差探测器3的探测结果第三强度差
Figure 875033DEST_PATH_IMAGE093
可被描述为：
Figure 953847DEST_PATH_IMAGE095
；第四平衡零差探测器4，连接于所述 第十分束器BS10的两个输出端，用于输出第四强度差值，第四强度差
Figure 451825DEST_PATH_IMAGE025
的值可通过第四平 衡零差探测器4直接得到，原理上，干涉后的第四组光信号通过第四平衡零差探测器4，干涉 后的第四组光信号包含的第七强度信息
Figure 551368DEST_PATH_IMAGE073
和第八强度信息
Figure 502006DEST_PATH_IMAGE077
作差得到第四强度差
Figure 853353DEST_PATH_IMAGE096
，同 理，所述第四平衡零差探测器4的探测结果第四强度差
Figure 205837DEST_PATH_IMAGE025
可被描述为：
Figure 725549DEST_PATH_IMAGE098
；处理器，分别连接于所述第一平衡 零差探测器1、所述第二平衡零差探测器2、所述第三平衡零差探测器3以及所述第四平衡零 差探测器4的输出端，用于根据所述第一强度差值、所述第二强度差值、所述第三强度差值、 所述第四强度差值、所述延时时长
Figure 163483DEST_PATH_IMAGE005
以及所述相位改变计算所述第一光源与所述第二光 源的相位差
Figure 177576DEST_PATH_IMAGE099
，具体地，将所述第一强度差
Figure 650145DEST_PATH_IMAGE019
与所述第二强度差
Figure 966857DEST_PATH_IMAGE084
作商可得关于两光 源频率差
Figure 892088DEST_PATH_IMAGE011
与两光源相位差
Figure 116396DEST_PATH_IMAGE100
的第一函数式：
Figure 256521DEST_PATH_IMAGE007
，将所述第 三强度差
Figure 540872DEST_PATH_IMAGE093
与所述第四强度差
Figure 546874DEST_PATH_IMAGE096
作商可得关于两光源频率差
Figure 574873DEST_PATH_IMAGE011
与两光源相位差
Figure 959718DEST_PATH_IMAGE100
的第二函数式：
Figure 149391DEST_PATH_IMAGE009
，其中
Figure 894887DEST_PATH_IMAGE005
与
Figure 460997DEST_PATH_IMAGE080
可事先测得作 为已知量、时间
Figure 90562DEST_PATH_IMAGE015
由通光路径决定、
Figure 451136DEST_PATH_IMAGE015
可测，因此，通过处理器根据第一函数式与第二函数 式可得所述第一光源1与所述第二光源2的相位差
Figure 307096DEST_PATH_IMAGE013
。
通过上述方式，可以快捷地测量出两光源的相位差，对应于图1所示的连续变量量子密钥分发系统，将图1中的零差探测器b换成本申请提供的光源相位差测试系统，即零差探测器b的输入端输入的导频光与本振光分别相当于第一光源1与第二光源2，据此，可以方便快捷地测量出该CVQKD系统中导频光与本振光的相位差。
对应于上述相位差测试系统，本申请的第二方面提供一种光源相位差测试方法， 基于本申请提供的上述光源相位差测试系统实现，所述光源相位差测试方法包括：将第一 光源输出的光信号等分为四路，分别为第一路、第二路、第三路、第四路，第一光源的电场强 度可被描述为：
Figure 676898DEST_PATH_IMAGE027
；将第二光源输出的光信号等分为四路，分别为第五路、第六 路、第七路、第八路，第二光源的电场强度可被描述为：
Figure 567493DEST_PATH_IMAGE029
；延时所述第三路、第四 路、第七路与第八路光信号，延时时长均为
Figure 443177DEST_PATH_IMAGE005
，根据延时线信息可以事先单独测得延时相 位差
Figure 52013DEST_PATH_IMAGE101
与延时时长
Figure 553401DEST_PATH_IMAGE005
的值；改变所述第六路与所述第八路光信号的相位，相位改变均为
Figure 564082DEST_PATH_IMAGE002
；将所述第一路与所述第五路光信号先分束后干涉得到干涉后的第一组光信号，干涉后 的第一组光信号也是两路光信号，该两路光信号中分别包含第一强度信息和第二强度信 息，所述第一强度信息与所述第二强度信息均是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光 源相位差的函数，具体地，第一强度信息可被描述为：
Figure 880DEST_PATH_IMAGE045
，第二强度信息可被描述为：
Figure 674176DEST_PATH_IMAGE049
；将所述第二路与所述第六路光信 号先分束后干涉得到干涉后的第二组光信号，干涉后的第二组光信号也是两路光信号，该 两路光信号中分别包含第三强度信息和第四强度信息，所述第三强度信息与所述第四强度 信息均是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源相位差的函数，具体地，第三强度信 息可被描述为：
Figure 385780DEST_PATH_IMAGE102
，第四强度信息可 被描述为：
Figure 719809DEST_PATH_IMAGE062
；将所述第三路与所述第七 路光信号先分束后干涉得到干涉后的第三组光信号，干涉后的第三组光信号也是两路光信 号，该两路光信号中分别包含第五强度信息和第六强度信息，所述第五强度信息与所述第 六强度信息均是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源相位差、延时时长
Figure 858666DEST_PATH_IMAGE005
、延时相 位差
Figure 769991DEST_PATH_IMAGE071
的函数，其中延时时长
Figure 19706DEST_PATH_IMAGE005
与延时相位差
Figure 349188DEST_PATH_IMAGE101
均可根据延时线信息事先单独测得， 具体地，第五强度信息可被描述为：
Figure 658946DEST_PATH_IMAGE066
，第 六强度信息可被描述为：
Figure 932933DEST_PATH_IMAGE103
；将所述第四路 与所述第八路光信号先分束后干涉得到干涉后的第四组光信号，干涉后的第四组光信号也 是两路光信号，该两路光信号中分别包含第七强度信息和第八强度信息，所述第七强度信 息与所述第八强度信息均是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源相位差、延时时长
Figure 579815DEST_PATH_IMAGE005
、延时相位差
Figure 419595DEST_PATH_IMAGE080
的函数，其中延时时长
Figure 480348DEST_PATH_IMAGE005
与延时相位差
Figure 772789DEST_PATH_IMAGE101
均可根据延时线信息事 先单独测得，具体地，第七强度信息可被描述为：
Figure 833149DEST_PATH_IMAGE075
，第八强度信息可被描述为：
Figure 527435DEST_PATH_IMAGE104
；通过第一平衡零差探测器得到第一强度差 值，第一强度差
Figure 772472DEST_PATH_IMAGE019
的值可通过第一平衡零差探测器1直接得到，通过第一平衡零差探测 器，干涉后的第一组光信号所包含的第一强度信息和第二强度信息作差得到第一强度差， 所述第一强度差是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源相位差的函数，具体地，第 一强度差
Figure 817788DEST_PATH_IMAGE019
可被描述为：
Figure 291626DEST_PATH_IMAGE105
；通过第二平衡零 差探测器得到第二强度差值，第二强度差
Figure 840419DEST_PATH_IMAGE106
的值可通过第二平衡零差探测器2直接得到， 通过第二平衡零差探测器，干涉后的第二组光信号所包含的第三强度信息和第四强度信息 作差得到第二强度差，所述第二强度差是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源相位 差的函数，具体地，第二强度差
Figure 397303DEST_PATH_IMAGE106
可被描述为：
Figure 664336DEST_PATH_IMAGE107
；通过第三平衡零差探测器得到第三强度差 值，第三强度差
Figure 191132DEST_PATH_IMAGE108
的值可通过第三平衡零差探测器3直接得到，通过第三平衡零差探测器， 干涉后的第三组光信号所包含的第五强度信息和第六强度信息作差得到第三强度差，所述 第三强度差是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源相位差、延时时长
Figure 594432DEST_PATH_IMAGE005
、延时相位 差
Figure 322216DEST_PATH_IMAGE071
的函数，其中延时时长与延时相位差均可事先单独测得作为已知量，具体地，第三强 度差
Figure 76546DEST_PATH_IMAGE093
可被描述为：
Figure 390721DEST_PATH_IMAGE109
；通过第四平衡 零差探测器得到第四强度差值，第四强度差
Figure 914106DEST_PATH_IMAGE025
的值可通过第四平衡零差探测器4直接得 到，通过第四平衡零差探测器，干涉后的第四组光信号所包含的第七强度信息和第八强度 信息作差得到第四强度差，所述第四强度差是关于两光源电场强度、两光源频率差、两光源 相位差、延时时长
Figure 937426DEST_PATH_IMAGE005
、延时相位差
Figure 913472DEST_PATH_IMAGE071
的函数，其中延时时长与延时相位差均可事先单独 测得作为已知量，具体地，第四强度差
Figure 657437DEST_PATH_IMAGE110
可被描述为：
Figure 300908DEST_PATH_IMAGE098
；通过处理器根据所述第一强度差 值、所述第二强度差值、所述第三强度差值、所述第四强度差值、所述延时时长以及所述相 位改变计算得到所述第一光源与所述第二光源的相位差，具体地，将所述第一强度差与所 述第二强度差作商可得关于两光源频率差与两光源相位差的第一函数式，第一函数式被描 述为：
Figure 714703DEST_PATH_IMAGE007
；将所述第三强度差与所述第四强度差作商可得关于两 光源频率差与两光源相位差的第二函数式，第二函数式被描述为：
Figure 443625DEST_PATH_IMAGE009
；根据所述第一函数式与所述第二函数式可得 所述第一光源与所述第二光源的相位差。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种光源相位差测试系统，其特征在于，所述系统包括：
第一光源；
第二光源；
第一分束器、第二分束器、第三分束器，用于将所述第一光源输出的光信号等分为四路，分别为第一路、第二路、第三路、第四路；
第四分束器、第五分束器、第六分束器，用于将所述第二光源输出的光信号等分位四路，分别为第五路、第六路、第七路、第八路；
延时线，用于延时所述第三路、第四路、第七路与第八路光信号，所述第三路、第四路、第七路与第八路光信号的延时时长均为Δt；
四分之一波片，用于改变所述第六路与所述第八路光信号的相位，所述第六路、第八路光信号的相位改变均为π/2；
第七分束器为两进两出式分束器，用于将所述第一路与所述第五路光信号先分束后干涉；
第八分束器为两进两出式分束器，用于将所述第二路与所述第六路光信号先分束后干涉；
第九分束器为两进两出式分束器，用于将所述第三路与所述第七路光信号先分束后干涉；
第十分束器为两进两出式分束器，用于将所述第四路与所述第八路光信号先分束后干涉；
第一平衡零差探测器，连接于所述第七分束器，用于输出第一强度差值；
第二平衡零差探测器，连接于所述第八分束器，用于输出第二强度差值；
第三平衡零差探测器，连接于所述第九分束器，用于输出第三强度差值；
第四平衡零差探测器，连接于所述第十分束器，用于输出第四强度差值；
处理器，分别连接于所述第一平衡零差探测器、所述第二平衡零差探测器、所述第三平衡零差探测器以及所述第四平衡零差探测器的输出端；
所述处理器被配置为包含：关于第一光源与第二光源频率差以及第一光源与第二光源相位差的第一函数式、第一光源与第二光源频率差以及第一光源与第二光源相位差的第二函数式，所述第一函数式被描述为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，所述第二函数式被描述为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为第一光源与第二光源的频率差、
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为第一光源与第二光源的相位差、
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示时间、
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为延时时长、
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为延时相位差、
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为第一强度差、
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为第二强度差、
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为第三强度差、
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为第四强度差。
2.根据权利要求1所述的光源相位差测试系统，其特征在于，所述第一分束器、第二分束器、第三分束器、第四分束器、第五分束器、第六分束器均为一进两出式分束器。
3.一种光源相位差测试方法，其特征在于，应用权利要求1或2所述的光源相位差测试系统实现，所述光源相位差测试方法包括：
将第一光源输出的光信号等分为四路，分别为第一路、第二路、第三路、第四路；
将第二光源输出的光信号等分为四路，分别为第五路、第六路、第七路、第八路；
延时所述第三路、第四路、第七路与第八路光信号，延时时长均为Δt；
改变所述第六路与所述第八路光信号的相位，相位改变均为π/2；
将所述第一路与所述第五路光信号先分束后干涉得到干涉后的第一组光信号；
将所述第二路与所述第六路光信号先分束后干涉得到干涉后的第二组光信号；
将所述第三路与所述第七路光信号先分束后干涉得到干涉后的第三组光信号；
将所述第四路与所述第八路光信号先分束后干涉得到干涉后的第四组光信号；
通过第一平衡零差探测器得到第一强度差值；
通过第二平衡零差探测器得到第二强度差值；
通过第三平衡零差探测器得到第三强度差值；
通过第四平衡零差探测器得到第四强度差值；
通过处理器将所述第一强度差值与所述第二强度差值作商得到关于两光源频率差与两光源相位差的第一函数式，所述第一函数式被描述为：
Figure 762892DEST_PATH_IMAGE002
；通过所述处理器将所述第三强度差值与所述第四强度差值作商得到关于两光源频率差与两光源相位差的第二函数式，所述第二函数式被描述为：
Figure 991748DEST_PATH_IMAGE004
；通过所述处理器根据所述第一函数式与所述第二函数式得到所述第一光源与所述第二光源的相位差。
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CN109029246A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 哈尔滨工业大学 基于光学分频锁相非线性校正的动态扫频干涉测距系统及测距方法
CN109828421B (zh) * 2019-03-28 2021-12-10 杭州电子科技大学 一种基于强度调节和差分编码技术的光子模数转换方法及系统

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