CN114172642A - 基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于保密通信领域，公开了一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，包括超辐射发光二极管；所述超辐射发光二极管发出的激光经第一光纤耦合器后分为两束，分别发送至Alice通信端和Bob通信端；通过将超辐射发光二极管发出的激光分别注入Alice通信端和Bob通信端设置的集成耦合腔半导体激光器，利用集成耦合腔半导体激光器的两端输出不相关，结合随机序列键控集成耦合腔半导体激光器选择其中的一端输出，提高了密钥分发系统的安全性，此外，避免了同步恢复时间的存在，保证了密钥分发的速率。

Description

基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统

技术领域

本发明属于保密通信领域，具体涉及一种基于双端输出的集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统。

背景技术

随着大数据时代的来临，信息泄露日益成为一个严重的问题，因此，绝对安全的保密通信变得越来越重要。为了保障通信过程中的安全性，安全的密钥分发十分的有必要。

现有的密钥分发方案主要可以分为两大类：基于数学算法的密钥分发和基于物理熵源的密钥分发。基于数学算法的密钥分发：目前的通信网络中基本采用数学算法进行加密，主要包括对称式加密技术和非对称式加密技术。对称式加密要求使用相同的密钥对信息进行加密，但是密钥分发和管理这一问题至今没有解决。非对称式加密技术中采用了公钥和私钥两种不同的密钥进行加密，但是加密的安全性严重依赖于算法的复杂度。随着计算机计算速度的快速发展，破解算法的能力大大提高，这种加密技术面临着很大的挑战，安全性逐渐受到威胁。

基于物理熵源的密钥分发主要依赖于物理熵源的随机性，典型方案有，量子密钥分发、基于光纤激光器的密钥分发以及基于混沌同步的密钥分发。

1、量子密钥分发：通过在单光子量子态上编码密钥信息而有效地保证密钥交换过程的安全性，如果有第三方试图窃听信息，则通信的双方便会察觉。由于单光子传输功率较弱，很难实现长距离的传输，密钥传输速率仅Mbit/s。此外，目前为止，量子密钥分发还无法与现行的光纤通信兼容。（nature photonics,vol.11,No.8,pp.509-513,2017）

2、基于光纤激光器增益光纤的密钥分发：基于基于光纤激光器增益光纤的密钥分发是利用光纤激光器的超长增益光纤作为密钥分发传输路径，并在通信双方的路径终端利用独立随机的密钥进行调制。在光纤的两端随机选取光纤镜，由于其中两种状态的光是严格对称的，窃听者无法区分，因此该密钥分发方案很安全，但是该方案需要激光信号在超长增益光纤构成的震荡腔内进行多周重复传输才能完成1比特的密钥分发，密钥分发的速率被限制。基于光纤激光器的密钥分发已经实现了500Km的密钥分发，但是其速率只有100bps。参见LaserPhotonics Review,vol.8,no.3,pp.436-442,2014。

3、基于混沌同步的密钥分发：激光混沌同步现象的存在和基于混沌激光高速随机数的产生，促成了基于混沌同步的密钥分发方案的提出。通信双方利用独立的随机密钥对混沌光源进行调制，当随机信号相同时，混沌源能够实现高质量的混沌同步，最终选取相同调制状态下的混沌时序作为一致密钥，实现密钥分发。日本A.Uchida教授利用共同光源驱动两个光反馈激光器实现混沌同步，并利用密钥对通信双方混沌系统的反馈相位进行独立随机的调制，实现了传输速率为184kb/s的密钥分发（OpticsExpress,Vol.25,No.21,pp.26029-26044,2017）。然而，受参数调制过程中同步恢复时间的影响，该方案的密钥分发速率难以继续提高。此外，密钥分发过程中的私钥交换降低了密钥分发的安全性。

综上，现有混沌同步的密钥分发方案存在速率低、安全性低等问题。因此，有必要发明一种高速且安全的密钥分发系统，以解决大数据时代高速密钥安全分发这一技术障碍。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种提出了一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，以提高密钥分发的效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，包括超辐射发光二极管、第一光纤耦合器、Alice通信端和Bob通信端；所述超辐射发光二极管发出的激光经第一光纤耦合器后分为两束，分别发送至Alice通信端和Bob通信端；

所述Alice通信端包括第一色散补偿光纤、第一光隔离器、第二光纤耦合器、第一集成耦合腔半导体激光器、第三电光调制器、第四光纤耦合器、第一光电探测器、第一量化模块、第一随机数发生器；

发送至Alice通信端的激光经第一色散补偿光纤、第一光隔离器、第二光纤耦合器后从第一集成耦合腔半导体激光器的DFB端注入；所述第一集成耦合腔半导体激光器的DFB端输出的光经第二光纤耦合器第一电光调制器后入射至第四光纤耦合器，所述第一集成耦合腔半导体激光器的A端输出的光经第一电光调制器后入射至第四光纤耦合器，所述第四光纤耦合器将两束光合束后发送至第一光电探测器，然后经第一量化模块量化后得到随机数序列；所述第一随机数发生器用于产生二进制私钥键控第一电光调制器和第三电光调制器，使第一集成耦合腔半导体激光器的A端或DFB端输出信号至第一光电探测器；

所述Bob通信端包括第二色散补偿光纤、第二光隔离器、第三光纤耦合器、第二集成耦合腔半导体激光器、第二电光调制器、第四电光调制器、第五光纤耦合器、第二光电探测器、第二量化模块、第二随机数发生器；

发送至Bob通信端的激光经第二色散补偿光纤、第二光隔离器、第三光纤耦合器后从第二集成耦合腔半导体激光器的DFB端注入，第二集成耦合腔半导体激光器的DFB端输出的光经第三光纤耦合器、第二电光调制器后入射至第五光纤耦合器，第二集成耦合腔半导体激光器的A端输出的光经第四电光调制器后入射至第五光纤耦合器，两束光经第五光纤耦合器合束后发送至第二光电探测器，然后经第二量化模块量化后得到随机数序列；所述第二随机数发生器用于产生二进制私钥键控第二电光调制器和第四电光调制器，使第二集成耦合腔半导体激光器的A端或DFB端输出信号至第二光电探测器。

所述Alice通信端还包括第一掺铒光纤放大器 (a)、第一偏振控制器、第三掺铒光纤放大器、第三偏振控制器、第五掺铒光纤放大器、第五偏振控制器；所述第一掺铒光纤放大器 (a)和第一偏振控制器分别用于对注入第一集成耦合腔半导体激光器的光进行放大和偏振控制；所述第三掺铒光纤放大器、第三偏振控制器用于对第一集成耦合腔半导体激光器的DFB端输出的光进行放大和偏振控制，第五掺铒光纤放大器和第五偏振控制器分别用于对第一集成耦合腔半导体激光器的A端输出的光进行放大和偏振控制；

所述Bob通信端还包括第二掺铒光纤放大器、第二偏振控制器、第四掺铒光纤放大器、第四偏振控制器、第六掺铒光纤放大器、第六偏振控制器；所述第二掺铒光纤放大器和第二偏振控制器分别用于对注入第二集成耦合腔半导体激光器的光进行放大和偏振控制；所述第四掺铒光纤放大器和第四偏振控制器分别用于对第二集成耦合腔半导体激光器的DFB端输出的光进行放大和偏振控制；所述第六掺铒光纤放大器和第六偏振控制器分别用于对第二集成耦合腔半导体激光器的A端输出的光进行放大和偏振控制。

所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，还包括第一光衰减器和第二光衰减器；所述第一光衰减器用于调节第一集成耦合腔半导体激光器的注入光的强度，第二光衰减器用于调节第二集成耦合腔半导体激光器的注入光强度。

第一集成耦合腔半导体激光器和第二集成耦合器半导体激光器的内部参数设置相同，且第一集成耦合腔半导体激光器和第二集成耦合器半导体激光器均为集成了依次设置的DFB区、P相位区、DFB区、P相位区、和A放大区的激光器结构。

第一色散补偿光纤和第二色散补偿光纤的参数一致。

第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器、第五光纤耦合器均为×光纤耦合器，其参数一致，分光比为：。

所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，还包括第一存储器和第二存储器；

第一存储器用于存储第一随机数发生器产生的二进制私钥和第一量化模块量化得到随机数序列，第二存储器用于存储第二随机数发生器产生的二进制私钥和第二量化模块量化得到随机数序列。

所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，还包括公共信道，所述公共信道用于交换第一随机数发生器和第二随机数发生器生成的随机数，通过对比公共信道交换的键控序列，从产生的随机码中筛选出一致的密钥。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明基于双端输出的集成耦合腔半导体激光器实现密钥分发，可以通过调节集成耦合腔半导体激光器的电流等参数，使集成耦合腔半导体激光器的两端输出不相关，结合随机序列键控集成耦合腔半导体激光器选择其中的一端输出，实现键控，减少了所需的器件。

2、本发明可以通过调节电流，注入强度等参数使驱动信号和响应信号不相关，防止窃听者通过驱动信号获取响应信号，确保系统的安全性。

3、本发明利用集成耦合腔半导体激光器两端输出混沌信号的低相关性，结合私钥键控集成耦合腔混沌激光器的两个输出端之一的输出混沌信号，从而改变同步状态，此过程避免了同步恢复时间的存在，保证了密钥分发的速率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统的结构示意图。

图中：1为超辐射发光二极管，2为第一1光纤耦合器，3a为第一色散补偿光纤，3b为第二色散补偿光纤，4a为第一掺铒光纤放大器，4b 为第二掺铒光纤放大器，5a为第一偏振控制器，5b为第二偏振控制器，6a为第一光隔离器，6b为第二光隔离器，7a为第一衰减器，7b为第二衰减器，8a为第二光纤耦合器，8b为第三1光纤耦合器，9a为第一集成耦合腔半导体激光器，9b为第二集成耦合腔半导体激光器，10a为第三掺铒光纤放大器，10b为第四掺铒光纤放大器，11a为第三偏振控制器，11b为第四偏振控制器，12a为第五掺铒光纤放大器，12b为第六掺铒光纤放大器，13a为第五偏振控制器，13b为第六偏振控制器，14a为第一电光调制器，14b为第二电光调制器，15a为第三电光调制器，15b为第四电光调制器，16a为第四光纤耦合器，16b为第五光纤耦合器，17a为第一光电探测器，17b为第二光电探测器，18a为第一量化模块，18b为第二量化模块，19a为第一存储器，19b为第二存储器，20a为第一随机数发生器，20b为第二随机数发生器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，包括超辐射发光二极管1、第一光纤耦合器2、Alice通信端和Bob通信端；所述超辐射发光二极管1发出的激光经第一光纤耦合器2后分为两束，分别发送至Alice通信端和Bob通信端。

所述Alice通信端包括第一色散补偿光纤3a、第一光隔离器6a、第二光纤耦合器8a、第一集成耦合腔半导体激光器9a、第三电光调制器15a、第四光纤耦合器16a、第一光电探测器17a、第一量化模块18a、第一随机数发生器20a；发送至Alice通信端的激光经第一色散补偿光纤3a、第一光隔离器6a、第二光纤耦合器8a后从第一集成耦合腔半导体激光器9a的DFB端注入；所述第一集成耦合腔半导体激光器9a的DFB端输出的光经第二光纤耦合器8a第一电光调制器14a后入射至第四光纤耦合器16a，所述第一集成耦合腔半导体激光器9a的A端输出的光经第一电光调制器14a后入射至第四光纤耦合器16a，所述第四光纤耦合器16a将两束光合束后发送至第一光电探测器17a。所述第一随机数发生器20a用于产生二进制私钥键控第一电光调制器14a和第三电光调制器15a，使第一集成耦合腔半导体激光器9a的A端或DFB1端输出信号至第一光电探测器17a。第一光电探测器17a采集的信号经第一量化模块18b量化后得到随机数序列。

所述Bob通信端包括第二色散补偿光纤3b、第二光隔离器6b、第三光纤耦合器8b、第二集成耦合腔半导体激光器9b、第二电光调制器14b、第四电光调制器15b、第五光纤耦合器16b、第二光电探测器17b、第二量化模块18b、第二随机数发生器20b。发送至Bob通信端的激光经第二色散补偿光纤3b、第二光隔离器6b、第三光纤耦合器8b后从第二集成耦合腔半导体激光器9b的DFB端注入，第二集成耦合腔半导体激光器9b的DFB端输出的光经第三光纤耦合器8b、第二电光调制器14b后入射至第五光纤耦合器16b，第二集成耦合腔半导体激光器9b的A端输出的光经第四电光调制器15b后入射至第五光纤耦合器16b，两束光经第五光纤耦合器16b合束后发送至第二光电探测器17b，所述第二随机数发生器20b用于产生二进制私钥键控第二电光调制器14b和第四电光调制器15b，使第二集成耦合腔半导体激光器9b的A端或DFB1端输出信号至第二光电探测器17b。第二光电探测器17b采集的信号经第二量化模块18b量化后得到随机数序列。

具体地，本实施例中，第一集成耦合腔半导体激光器9a和第二集成耦合器半导体激光器9b的内部参数设置相同，且第一集成耦合腔半导体激光器9a和第二集成耦合器半导体激光器9b均为集成了依次设置的DFB1区、P1相位区、DFB2区、P2相位区、和A放大区的激光器结构。其中DFB1区经过P1相位区与DFB2区连接，则DFB1区发出的激光与DFB2区发出的激光通过P1相位区构成互注入耦合，DFB2区经过P2相位区与A放大区连接，互注入的激光经A放大区中放大并反馈回DFB2区中。通过调节P2相位区和A放大区的电流，使DFB1和DFB2输出的混沌信号不相关。

具体地，本实施例中，第一色散补偿光纤3a和第二色散补偿光纤3b的参数一致。超辐射发光二极管1输出的宽带信号在光纤中传输到Alice端和Bob端的过程中，在光纤中由于色散，使到达Alice端和Bob端的信号产生差异，不容易使Alice和Bob端的混沌信号同步。本发明采用色散补偿光纤，可以补偿SLD信号在传输过程中色散引起的信号不同。此外，第一集成耦合腔半导体激光器9a和第二集成耦合器半导体激光器9b的光注入强度、偏振等需要保持一致。

具体地，本实施例中，第一光纤耦合器2、第二光纤耦合器8a、第三光纤耦合器8b、第四光纤耦合器16a、第五光纤耦合器16b均为1×2光纤耦合器，其参数一致，分光比为50：50。

在本实施例中，Alice通信方通过键控第一电光调制器14a及第三电光调制器15a，通过第一光电探测器17a对第一集成耦合腔半导体激光器9a的两个输出进行光电转化，然后通过第一量化模块18a进行量化，产生随机数R_A；所述Bob通信方和Alice通信方的过程完全一致，产生随机数R_B。

进一步地，本实施例中，还包括第一存储器19a和第二存储器19b；第一存储器19a用于存储第一随机数发生器20a产生的二进制私钥和第一量化模块18a量化得到随机数序列，第二存储器19b用于存储第二随机数发生器20b产生的二进制私钥和第二量化模块18b量化得到随机数序列。

进一步地，本实施例中，还包括公共信道，所述公共信道用于交换第一随机数发生器20a和第二随机数发生器20b生成的随机数，通过对比公共信道交换的键控序列S_A和S_B，当通信双方私钥相同时，双方选择相同的输出端，输出相同的密钥；双方私钥不同时，双方选择不同的输出端，输出不同的密钥。通信双方经过协议，从第一量化模块和第二量化模块产生的随机码R_A、R_B中筛选出一致的密钥，从而实现密钥分发。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供了一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，包括超辐射发光二极管1、第一光纤耦合器2、Alice通信端和Bob通信端；所述超辐射发光二极管1发出的激光经第一光纤耦合器2后分为两束，分别发送至Alice通信端和Bob通信端。

如图1所示，所述Alice通信端包括第一色散补偿光纤3a、第一掺铒光纤放大器4a、第一偏振控制器5a、第一光隔离器6a、第一衰减器7a、第二光纤耦合器8a、第一集成耦合腔半导体激光器9a、第三掺铒光纤放大器10a、第三偏振控制器11a、第五掺铒光纤放大器12a、第五偏振控制器13a、第一电光调制器14a、第三电光调制器15a、第四光纤耦合器16a、第一光电探测器17a、第一量化模块18a、第一随机数发生器20a。

其中，发送至Alice通信端的激光经第一色散补偿光纤3a、第一掺铒光纤放大器4a、第一偏振控制器5a、第一光隔离器6a、第一衰减器7a、第二光纤耦合器8a后注入第一集成耦合腔半导体激光器9a的DFB端；所述第一集成耦合腔半导体激光器9a的DFB端输出的光经第二光纤耦合器8a、第三掺铒光纤放大器10a、第三偏振控制器11a、第一电光调制器14a后入射至第四光纤耦合器16a，所述第一集成耦合腔半导体激光器9a的A端输出的光经第五掺铒光纤放大器12a、第五偏振控制器13a、第一电光调制器14a后入射至第四光纤耦合器16a，所述第四光纤耦合器16a将两束光合束后发送至第一光电探测器17a，然后经第一量化模块18b量化后得到随机数序列；所述第一随机数发生器20a用于产生二进制私钥键控第一电光调制器14a和第三电光调制器15a，使第一集成耦合腔半导体激光器9a的A端或DFB1端输出信号至第一光电探测器17a。

如图1所示，所述Bob通信端包括第二色散补偿光纤3b、第二掺铒光纤放大器4b、第二偏振控制器5b、第二光隔离器6b、第二衰减器7b、第三光纤耦合器8b、第二集成耦合腔半导体激光器9b、第四掺铒光纤放大器10b、第四偏振控制器11b、第六掺铒光纤放大器12b、第六偏振控制器13b、第二电光调制器14b、第四电光调制器15b、第五光纤耦合器16b、第二光电探测器17b、第二量化模块18b、第二随机数发生器20b。

其中，发送至Bob通信端的激光经第二色散补偿光纤3b、第二掺铒光纤放大器4b、第二偏振控制器5b、第二光隔离器6b、第二衰减器7b、第三光纤耦合器8b后入射至第二集成耦合腔半导体激光器9b的DFB端，第二集成耦合腔半导体激光器9b的DFB端输出的光经第三光纤耦合器8b、第四掺铒光纤放大器10b、第四偏振控制器11b、第二电光调制器14b后入射至第五光纤耦合器16b，第二集成耦合腔半导体激光器9b的A端输出的光经第六掺铒光纤放大器12b、第六偏振控制器13b、第四电光调制器15b后入射至第五光纤耦合器16b，两束光经第五光纤耦合器16b合束后发送至第二光电探测器17b，然后经第二量化模块18b量化后得到随机数序列；所述第二随机数发生器20b用于产生二进制私钥键控第二电光调制器14b和第四电光调制器15b，使第二集成耦合腔半导体激光器9b的A端或DFB1端输出信号至第二光电探测器17b。

本实施例中，所述第一光衰减器7a用于调节第一集成耦合腔半导体激光器9a的注入光的强度，第二光衰减器7b用于调节第二集成耦合腔半导体激光器9b的注入光强度。

本实施例中，所述第一掺铒光纤放大器 4a和第一偏振控制器5a分别用于对注入第一集成耦合腔半导体激光器9a的光进行放大和偏振控制；所述第三掺铒光纤放大器10a、第三偏振控制器11a分别用于对第一集成耦合腔半导体激光器9a的DFB端输出的光进行放大和偏振控制，第五掺铒光纤放大器12a和第五偏振控制器13a分别用于对第一集成耦合腔半导体激光器9a的A端输出的光进行放大和偏振控制。

本实施例中，所述第二掺铒光纤放大器4b和第二偏振控制器5b分别用于对注入第二集成耦合腔半导体激光器9b的光进行放大和偏振控制；所述第四掺铒光纤放大器10b和第四偏振控制器11b分别用于对第二集成耦合腔半导体激光器9b的DFB端输出的光进行放大和偏振控制；所述第六掺铒光纤放大器12b和第六偏振控制器13b分别用于对第二集成耦合腔半导体激光器9b的A端输出的光进行放大和偏振控制。

与实施例一相同的是，本实施例中，第一集成耦合腔半导体激光器9a和第二集成耦合器半导体激光器9b的内部参数设置相同，此外，第一集成耦合腔半导体激光器9a和第二集成耦合器半导体激光器9b的光注入强度、偏振等需要保持一致。而且，第一集成耦合腔半导体激光器9a和第二集成耦合器半导体激光器9b均为集成了依次设置的DFB1区、P1相位区、DFB2区、P2相位区、和A放大区的激光器结构。其中DFB1区经过P1相位区与DFB2区连接，则DFB1区发出的激光与DFB2区发出的激光通过P1相位区构成互注入耦合，DFB2区经过P2相位区与A放大区连接，互注入的激光经A放大区中放大并反馈回DFB2区中。通过调节P2相位区和A放大区的电流，使DFB1和DFB2输出的混沌信号不相关。此外，本实施例中，第一色散补偿光纤3a和第二色散补偿光纤3b的参数一致。

进一步地，本实施例中，还包括第一存储器19a和第二存储器19b；第一存储器19a用于存储第一随机数发生器20a产生的二进制私钥和第一量化模块18a量化得到随机数序列，第二存储器19b用于存储第二随机数发生器20b产生的二进制私钥和第二量化模块18b量化得到随机数序列。

本实施例中，Alice通信端在键控后，对第一集成耦合腔半导体激光器9a的输出通过第一光电探测器17a进行光电转化，然后通过第一量化模块18a进行量化，产生随机数R_A；所述Bob通信方和Alice通信方的过程完全一致，产生随机数R_B。

进一步地，本实施例中，还包括公共信道，所述公共信道用于交换第一随机数发生器20a和第二随机数发生器20b生成的随机数，通过对比公共信道交换的键控序列，从产生的随机码中筛选出一致的密钥。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，包括超辐射发光二极管（1）、第一光纤耦合器（2）、Alice通信端和Bob通信端；所述超辐射发光二极管（1）发出的激光经第一光纤耦合器（2）后分为两束，分别发送至Alice通信端和Bob通信端；

所述Alice通信端包括第一色散补偿光纤（3a）、第一光隔离器（6a）、第二光纤耦合器（8a）、第一集成耦合腔半导体激光器（9a）、第三电光调制器（15a）、第四光纤耦合器（16a）、第一光电探测器（17a）、第一量化模块（18a）、第一随机数发生器（20a）；

发送至Alice通信端的激光经第一色散补偿光纤（3a）、第一光隔离器（6a）、第二光纤耦合器（8a）后从第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的DFB端注入；所述第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的DFB端输出的光经第二光纤耦合器（8a）第一电光调制器（14a）后入射至第四光纤耦合器（16a），所述第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的A端输出的光经第一电光调制器（14a）后入射至第四光纤耦合器（16a），所述第四光纤耦合器（16a）将两束光合束后发送至第一光电探测器（17a），然后经第一量化模块（18b）量化后得到随机数序列；所述第一随机数发生器（20a）用于产生二进制私钥键控第一电光调制器（14a）和第三电光调制器（15a），使第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的A端或DFB1端输出信号至第一光电探测器（17a）；

所述Bob通信端包括第二色散补偿光纤（3b）、第二光隔离器（6b）、第三光纤耦合器（8b）、第二集成耦合腔半导体激光器（9b）、第二电光调制器（14b）、第四电光调制器（15b）、第五光纤耦合器（16b）、第二光电探测器（17b）、第二量化模块（18b）、第二随机数发生器（20b）；

发送至Bob通信端的激光经第二色散补偿光纤（3b）、第二光隔离器（6b）、第三光纤耦合器（8b）后从第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的DFB端注入，第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的DFB端输出的光经第三光纤耦合器（8b）、第二电光调制器（14b）后入射至第五光纤耦合器（16b），第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的A端输出的光经第四电光调制器（15b）后入射至第五光纤耦合器（16b），两束光经第五光纤耦合器（16b）合束后发送至第二光电探测器（17b），然后经第二量化模块（18b）量化后得到随机数序列；所述第二随机数发生器（20b）用于产生二进制私钥键控第二电光调制器（14b）和第四电光调制器（15b），使第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的A端或DFB1端输出信号至第二光电探测器（17b）。

2.根据权利要求1所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，所述Alice通信端还包括第一掺铒光纤放大器 (4a)、第一偏振控制器（5a）、第三掺铒光纤放大器（10a）、第三偏振控制器（11a）、第五掺铒光纤放大器（12a）、第五偏振控制器（13a）；所述第一掺铒光纤放大器 (4a)和第一偏振控制器（5a）分别用于对注入第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的光进行放大和偏振控制；所述第三掺铒光纤放大器（10a）、第三偏振控制器（11a）用于对第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的DFB端输出的光进行放大和偏振控制，第五掺铒光纤放大器（12a）和第五偏振控制器（13a）分别用于对第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的A端输出的光进行放大和偏振控制；

所述Bob通信端还包括第二掺铒光纤放大器（4b）、第二偏振控制器（5b）、第四掺铒光纤放大器（10b）、第四偏振控制器（11b）、第六掺铒光纤放大器（12b）、第六偏振控制器（13b）；所述第二掺铒光纤放大器（4b）和第二偏振控制器（5b）分别用于对注入第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的光进行放大和偏振控制；所述第四掺铒光纤放大器（10b）和第四偏振控制器（11b）分别用于对第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的DFB端输出的光进行放大和偏振控制；所述第六掺铒光纤放大器（12b）和第六偏振控制器（13b）分别用于对第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的A端输出的光进行放大和偏振控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，还包括第一光衰减器（7a）和第二光衰减器（7b）；所述第一光衰减器（7a）用于调节第一集成耦合腔半导体激光器（9a）的注入光的强度，第二光衰减器（7b）用于调节第二集成耦合腔半导体激光器（9b）的注入光强度。

4.根据权利要求1所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，第一集成耦合腔半导体激光器（9a）和第二集成耦合器半导体激光器（9b）的内部参数设置相同，且第一集成耦合腔半导体激光器（9a）和第二集成耦合器半导体激光器（9b）均为集成了依次设置的DFB1区、P1相位区、DFB2区、P2相位区、和A放大区的激光器结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，第一色散补偿光纤（3a）和第二色散补偿光纤（3b）的参数一致。

6.根据权利要求1所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，第一光纤耦合器（2）、第二光纤耦合器（8a）、第三光纤耦合器（8b）、第四光纤耦合器（16a）、第五光纤耦合器（16b）均为1×2光纤耦合器，其参数一致，分光比为50：50。

7.根据权利要求1所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，还包括第一存储器（19a）和第二存储器（19b）；

第一存储器（19a）用于存储第一随机数发生器（20a）产生的二进制私钥和第一量化模块（18a）量化得到随机数序列，第二存储器（19b）用于存储第二随机数发生器（20b）产生的二进制私钥和第二量化模块（18b）量化得到随机数序列。

8.根据权利要求1所述的一种基于双端输出集成耦合腔半导体激光器的密钥分发系统，其特征在于，还包括公共信道，所述公共信道用于交换第一随机数发生器（20a）和第二随机数发生器（20b）生成的随机数，通过对比公共信道交换的键控序列，从产生的随机码中筛选出一致的密钥。

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