CN114819172A - 一种相位涨落qrng的系统工作点的自动标定装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置和方法，包括逻辑控制模块、驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块和人机交互模块，人机交互模块与逻辑控制模块连接，逻辑控制模块分别与驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块连接；驱动电流模块与被测QRNG的激光器连接，光源调节模块分别与被测QRNG的激光器、干涉仪连接，采样测量模块与被测QRNG的光电转换模块连接；光源调节模块内置有光切换单元、光衰减单元、光合束单元、光强测量单元，光切换单元、光衰减单元、光强测量单元分别与逻辑控制模块连接；按照本发明的自动标定方法，无需外接使用通用检测仪器，整个标定过程自动完成无需人工参与，节省人力成本和避免人工出错。

Description

一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置和方法

技术领域

本发明属于量子随机数发生器(QRNG)技术领域，具体地是涉及一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置和方法。

背景技术

基于相位涨落的QRNG的随机性来自于激光器内部介质的自发辐射带来的随机相位涨落。激光器内部工作介质的原子能级跃迁会产生两种辐射，受激辐射和自发辐射。后者由真空涨落引起，发射出的光子相位具有高度的随机性。在相位涨落量子随机数发生器中，整个装置的目的即为将自发辐射的随机相位提取出来产生随机数。激光器的泵浦电流和激光器增益介质以及谐振腔之间存在一个阈值关系，低于这个阈值，激光器内部仅存在微弱的自发辐射且无激光输出，高于此阈值时才会有激光输出，且以受激辐射为主导。量子随机数发生器工作时，将泵浦电流强度设为稍高于阈值，这样可以在有激光输出的条件下，使自发辐射的比例尽可能高。

基于相位涨落的QRNG方案需要通过干涉仪将不可直接测量的相位波动转换为可测量的光强波动，再通过高速光电探测器转换为随机波动的电信号，进而进行采集量化成为量子随机数。

在实际系统中，所测信号中除了包括自发辐射贡献的量子相位噪声，还混叠了多种因素造成的经典噪声。这些经典噪声部分来源于激光器中的经典物理过程，还包括光电探测器的暗电流、采集电路的热噪声以及环境中电磁噪声等。提高激光中量子相位噪声与经典噪声比值意味着提取的原始随机数具有更高的量子随机性。通过降低激光输出功率来提高量子相位噪声在激光器中所占的比例，可以降低激光器中经典噪声的影响，然而也应当注意到降低激光输出功率必须有一定的限度，虽然激光器中的经典噪声水平降低了，但相对固定的探测器暗电流、采集电路热噪声等经典噪声的比重将上升，所以应当通过理论分析和实验来确定激光器的最优工作点。

理论文献表明，光电探测器输出的电信号中同时包含量子相位噪声和经典噪声：

V²＝AQP+ACP²+F

其中V²是电信号的方差，是一个统计量，可以通过大量样本计算出来。AQP为量子相位噪声，ACP²和F为经典噪声，P为激光器输出功率。上式表明，量子相位噪声与经典噪声均与激光器功率P有关。可以看出经典噪声电信号的方差是P的二次函数，各项系统AQ、AC、F是常数，可通过拟合的方式计算出来。通过改变P的值，即可改变量子相位噪声和经典噪声的比例，设置一个适当的P值可以使量子相位噪声的比例达到最大。

定义γ为量子相位噪声方差与经典噪声方差之比，即：

γ＝AQP/(ACP²+F)

激光器的最优工作点标定的目标就是寻找到合适激光输出功率，使γ达到最大，即量子相位噪声占的比例最大。

主流的相位涨落QRNG的系统工作点的标定方法之一是直接测量法，即通过分别测量激光器在不同输出功率下的光电探测器输出的电信号的方差中的经典部分与量子部分，直接得到两个部分的比值γ。具体过程如下：

1)在光源输出功率较大时，随着功率的增大，量子部分所占比例越来越低，那么就可以假设，在激光输出功率足够大时，量子部分对激光相位波动的贡献可以忽略不计，从而可以认为此时光电探测器输出信号的方差全部来源于经典部分。

2)标定时，可将激光器输出功率调至最大，然后在通过加可调光衰减器的方法，将输入干涉仪的光强调节至前述光源输出功率相同，那么测出的光电探测器的输出波动均为该功率下的经典部分。

3)结合不同激光发光强度下的光电探测器输出电压的方差，就可以计算得到其中量子部分的方差值，从而可以直接计算出该功率下的γ值。

传统的相位涨落QRNG的系统工作点的标定方法为人工标定，人工标定方式面临以下三个问题：

a)人工标定耗时太长

因为激光器的强度调节步距、可调光衰减器的衰减调节步距都是可以做到非常小的，那么人工调节参数时，可能需要测试成千上万个步距时，对应的测试数据。一台QRNG的标定耗时惊人，效率极低。

b)对标定人员的检测仪器掌握水平要求较高

标定过程中，调节激光器自身光源强度可能通过调节外部驱动电流的方式；调节激光器经光衰减器的强度则需要通过调节可调光衰减器的衰减；测量光电探测器的方差则是通过实时示波器对光电探测器的输出信号进行测量和分析。对标定人员有一定的专业技术要求，非直接可上手。

c)示波器的采样率与被测QRNG的ADC采样率不匹配

对光电探测器的输出信号进行测量使用的工具是实时示波器，而示波器的采样率需要与被测QRNG的ADC(模数转换器)采样率保持一致，否则可能会造成过采样或欠采样的情况。但现在市面上的示波器的采样率只支持设定为固定的几档数值，覆盖范围有限。而且高速QRNG其自身ADC的采样率会做的很高，而对于示波器来说高采样率意味着对示波器选型时的档次提高，高端示波器的价格动辄四五百万，对标定人员(单位)来说也是不小的费用。

发明内容

本发明就是针对上述提到的相位涨落QRNG的系统工作点的人工标定所面临的各种问题，弥补现有技术的不足，提供一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置和方法。按照本发明所提供的自动标定装置及方法，无需外接使用通用检测仪器(如可调光衰减器、示波器等)，整个标定过程自动完成无需人工参与。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供的一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，该标定装置实现对基于相位涨落的被测QRNG进行系统工作点的自动标定，被测QRNG包括依次连接的激光器、干涉仪、光电转换模块、数据采集模块、后处理模块；所述标定装置包括逻辑控制模块、驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块和人机交互模块，人机交互模块与逻辑控制模块连接，逻辑控制模块分别与驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块连接；所述驱动电流模块与被测QRNG的激光器连接，光源调节模块分别与被测QRNG的激光器、干涉仪连接，采样测量模块与被测QRNG的光电转换模块连接；所述光源调节模块内置有光切换单元、光衰减单元、光合束单元、光强测量单元，光切换单元分别与光衰减单元、光合束单元、光强测量单元连接，光衰减单元与光合束单元连接，光切换单元、光衰减单元、光强测量单元分别与逻辑控制模块连接，被测QRNG的激光器的光信号输出端与光源调节模块的光切换单元的光信号输入端连接，光合束单元的光信号输出端与被测QRNG的干涉仪的光信号输入端连接。

进一步地，所述驱动电流模块包括DAC数字模拟转换器、恒流源，DAC数字模拟转换器的信号输出端与恒流源的信号输入端连接，DAC数字模拟转换器的信号输入端与逻辑控制模块的信号输出端连接，恒流源的信号输出端与被测QRNG的激光器连接。

进一步地，所述光切换单元采用“1进3出”的光开关构成，光衰减单元采用电控可调光衰减器构成，光合束单元采用光合束器构成，光强测量单元采用PIN光电二级管构成。

进一步地，所述采样测量模块内置有ADC模拟数字转换器。

本发明提供的一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定方法，利用所述的标定装置完成自动标定方法，包括如下步骤：

步骤1：用户通过标定装置的人机交互模块向标定装置的逻辑控制模块传达被测QRNG的激光器的驱动电流范围以及步距参数，被测QRNG的光电转换模块的采样率参数；

步骤2：标定装置的逻辑控制模块根据步骤1中的采样率参数，设置标定装置的采样测量模块的采样率；

步骤3：标定装置的逻辑控制模块根据步骤1中的驱动电流范围上限，控制驱动电流模块输出最大驱动电流，使得被测QRNG的激光器输出光强达到最大；

步骤4：标定装置的逻辑控制模块判断此时的驱动电流是否达到范围下限，若未达到则继续执行步骤5，若已达到则跳转执行步骤12；

步骤5：标定装置的逻辑控制模块控制驱动电流模块输出的驱动电流减小一个步距，并以此驱动电流控制被测QRNG的激光器输出光强；

步骤6：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG激光器的输出光信号经光切换单元的输出光输入至光强测量单元，测得此时被测QRNG的激光器输出光强为P；

步骤7：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得光切换单元的输出光经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪；

步骤8：标定装置的逻辑控制模块控制采样测量模块对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号幅度进行测量，并从采样测量模块获取测量数据，并计算其方差，即P激光发光强度下的经典噪声和量子相位噪声之和；

步骤9：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG激光器的输出光信号经光切换单元的输出光输入至光衰减单元；

步骤10：标定装置的逻辑控制模块先是控制驱动电流模块的驱动电流为上限值，使被测QRNG激光器的输出光强达到最大；然后控制光源调节模块的光衰减单元，通过设置一定的衰减使得经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪的光强也为P；

步骤11：标定装置的逻辑控制模块控制采样测量模块对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号幅度进行测量，并从采样测量模块获取测量数据，并计算其方差，即P激光发光强度下的经典噪声；标定装置的逻辑控制模块，结合步骤8的计算值可计算出该激光发光强度下的量子相位噪声与经典噪声的比值Y，并予以记录；完成后跳转至步骤4；

步骤12：标定装置的逻辑控制模块，根据记录，找到量子相位噪声与经典噪声的比值最大时的激光发光强度值，并传至人机交互模块，由人机交互模块向用户输出标定结果。

本发明有益效果：

1)通过所述的人机交互模块以及逻辑控制模块、驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块的配合构成了本发明的相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，其可实现一键自动化标定，标定过程无需人工参与，节省人力成本和避免人工出错。

2)无需准备额外的标定仪器、工具，一套自动标定装置就可以解决QRNG标定需求；节约标定环境、工具的成本。

附图说明

图1为被测QRNG的系统结构示意框图。

图2为本发明的相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置的结构示意框图。

图3为本发明的驱动电流模块的结构示意框图。

图4为本发明的自动标定装置与被测QRNG连接在一起的结构示意框图。

图5为本发明的相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

结合图1至图4所示，一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，该标定装置实现对基于相位涨落的被测QRNG进行系统工作点的自动标定，被测QRNG包括依次连接的激光器、干涉仪、光电转换模块、数据采集模块、后处理模块；所述标定装置包括逻辑控制模块、驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块和人机交互模块，人机交互模块与逻辑控制模块连接，逻辑控制模块分别与驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块连接；所述驱动电流模块与被测QRNG的激光器连接，光源调节模块分别与被测QRNG的激光器、干涉仪连接，采样测量模块与被测QRNG的光电转换模块连接；所述光源调节模块内置有光切换单元、光衰减单元、光合束单元、光强测量单元，光切换单元分别与光衰减单元、光合束单元、光强测量单元连接，光衰减单元与光合束单元连接，光切换单元、光衰减单元、光强测量单元分别与逻辑控制模块连接，被测QRNG的激光器的光信号输出端与光源调节模块的光切换单元的光信号输入端连接，光合束单元的光信号输出端与被测QRNG的干涉仪的光信号输入端连接。

所述驱动电流模块包括DAC数字模拟转换器、恒流源，DAC数字模拟转换器的信号输出端与恒流源的信号输入端连接，DAC数字模拟转换器的信号输入端与逻辑控制模块的信号输出端连接，恒流源的信号输出端与被测QRNG的激光器连接。具体地，所述驱动电流模块的作用是：向被测QRNG的激光器提供驱动电流，从而达到调节激光器输出光强的作用；驱动电流的强度由逻辑控制模块进行控制，驱动电流的调节范围以及步距，在自动标定开始前，由用户在人机交互模块上进行参数输入。逻辑控制模块通过下发指令给DAC数字模拟转换器，DAC数字模拟转换器的输出作为恒流源的输入电压，控制恒流源的输出电流的大小；从而向被测QRNG的激光器提供不同的直流驱动电流，从而控制激光器发出的光源的输出功率的大小。

具体地，所述光源调节模块的作用是：其接收被测QRNG的激光器输出的光信号，其输出的光信号输入至被测QRNG的干涉仪；光源调节模块内置有光切换单元、光衰减单元、光合束单元、光强测量单元，可根据标定过程中的需要，将接收到的光切换至三种不同的光信号处理通道方式，分别是经光衰减单元进行光强衰减再输出至被测QRNG的干涉仪、直接输出至被测QRNG的干涉仪、输出到内置的光强测量单元进行光强测量。

具体地，所述光切换单元采用“1进3出”的光开关，所述光切换单元受逻辑控制模块的控制，可以实现将接收到的被测QRNG激光器输出的光信号切换光路至三种不同光路通道之一。三种光路通道分别为：通道1、输出至光合束单元，经光合束单元直接输出至被测QRNG的干涉仪；通道2、输出至光衰减单元进行光强衰减，再输出至光合束单元，经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪；通道3、输出至光强测量单元进行光功率测量。

具体地，所述光衰减单元采用电控可调光衰减器，所述光衰减单元受逻辑控制模块的控制，对从光切换单元输出的光信号进行衰减。所述光合束单元采用光合束器，用于将经过光切换单元的通道1或通道2的光信号输出至被测QRNG的干涉仪。所述光强测量单元采用PIN光电二级管，用于对从被测QRNG的激光器输入的光信号进行光功率(强度)测量，并将测量结果反馈至逻辑控制模块。

具体地，所述采样测量模块内置有ADC模拟数字转换器，所述采样测量模块的作用是：接收由被测QRNG的光电转换模块输出的电信号，可对电信号的幅度按指定的采样率进行测量采集，采样率在自动标定开始前，由用户在人机交互模块进行参数输入。所述采样测量模块可对输入的电信号按规定的时间间隔(采样率)进行采样测量，并转换为数字信号(数字量)输出；即实现了对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号按指定的采样率进行幅度测量，并将测量数据输出至逻辑控制模块，用于数据计算分析。采样率在自动标定开始前，由用户在人机交互模块进行参数输入。

在本发明的自动标定装置中，所述逻辑控制模块起到控制信号下发、数据采集和数据分析三方面的作用。控制信号下发方面作用包括：逻辑控制模块根据预制标定的流程逻辑对驱动电流模块的驱动电流进行控制、对光源调节模块的光切换单元进行内部光路切换、对光源调节模块内的光衰减单元进行衰减调节、对采样测量模块的采样率进行控制。数据采集方面作用包括：逻辑控制模块从光源调节模块内的光强测量单元采集被测QRNG的激光器当前的光功率值P，逻辑控制模块还从采样测量模块获取幅度测量值，以便进行进一步的数据分析。数据分析处理方面作用包括：逻辑控制模块根据从光源调节模块内的光强测量单元采集被测QRNG的激光器当前的光功率值P，从而根据该数值对光源调节模块内的光衰减单元进行衰减调节，使得被测QRNG的激光器的最大输出光强Pmax经光源调节模块内的光衰减单元也衰减至P；逻辑控制模块还完成对从采样测量模块获取幅度测量值进行方差计算，结合不同激光发光强度下的光电转换模块输出电压的方差，计算得到其中量子部分的方差值，从而可以直接计算出该功率下的γ值；将最终得到的系统工作点数值输入至人机交互模块。

用户在自动标定装置的人机交互模块输入自动标定的前置参数有：被测QRNG的激光器的驱动电流范围以及步距；被测QRNG的光电转换模块的采样率。本发明的自动标定装置的人机交互模块接收逻辑控制模块的标定结果，并将系统工作点数据显示至用户。

实施例2

如图5所示，一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定方法，利用上述的标定装置完成自动标定方法，包括如下步骤：

步骤1：用户通过标定装置的人机交互模块向标定装置的逻辑控制模块传达被测QRNG的激光器的驱动电流范围以及步距参数，被测QRNG的光电转换模块的采样率参数；

步骤2：标定装置的逻辑控制模块根据步骤1中的采样率参数，设置标定装置的采样测量模块的采样率；

步骤3：标定装置的逻辑控制模块根据步骤1中的驱动电流范围上限，控制驱动电流模块输出最大驱动电流，使得被测QRNG的激光器输出光强达到最大；

步骤4：标定装置的逻辑控制模块判断此时的驱动电流是否达到范围下限，若未达到则继续执行步骤5，若已达到则跳转执行步骤12；

步骤5：标定装置的逻辑控制模块控制驱动电流模块输出的驱动电流减小一个步距，并以此驱动电流控制被测QRNG的激光器输出光强；

步骤6：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG激光器的输出光信号经光切换单元的输出光输入至光强测量单元，测得此时被测QRNG的激光器输出光强为P；

步骤7：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得光切换单元的输出光经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪；

步骤8：标定装置的逻辑控制模块控制采样测量模块对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号幅度进行测量，并从采样测量模块获取测量数据，并计算其方差，即P激光发光强度下的经典噪声和量子相位噪声之和；

步骤9：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG激光器的输出光信号经光切换单元的输出光输入至光衰减单元；

步骤10：标定装置的逻辑控制模块先是控制驱动电流模块的驱动电流为上限值，使被测QRNG的激光器的输出光强达到最大；然后控制光源调节模块的光衰减单元，通过设置一定的衰减使得经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪的光强也为P；

步骤11：标定装置的逻辑控制模块控制采样测量模块对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号幅度进行测量，并从采样测量模块获取测量数据，并计算其方差，即P激光发光强度下的经典噪声；标定装置的逻辑控制模块，结合步骤8的计算值可计算出该激光发光强度下的量子相位噪声与经典噪声的比值Y，并予以记录；完成后跳转至步骤4；

步骤12：标定装置的逻辑控制模块，根据记录，找到量子相位噪声与经典噪声的比值最大时的激光发光强度值，并传至人机交互模块，由人机交互模块向用户输出标定结果。

实施例3

一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定方法，利用上述的标定装置完成自动标定方法，具体包括如下步骤：

步骤1.被测QRNG的激光器的驱动电流范围是0.01A～0.1A，调节步距为0.01A；被测QRNG的光电转换模块的采样率为500M。

步骤2.用户在标定装置的人机交互模块输入被测QRNG的激光器的驱动电流范围及步距，被测QRNG的光电转换模块的采样率等参数。

步骤3.标定装置的逻辑控制模块控制驱动电流模块输出的驱动电流在最大驱动电流基础上减小一个步距，即0.09A，并加载在被测QRNG的激光器上。

步骤4.标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG的激光器的输出光强输入至光强测量单元，测得此时被测QRNG的激光器的输出功率为9mW(驱动电流0.09A)。

步骤5.标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG的激光器的输出光信号经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪。

步骤6.标定装置的采样测量模块按500M采样率对被测QRNG的干涉仪输出的电信号幅度进行采样测量。

步骤7.标定装置的逻辑控制模块从采样测量模块获取10000个幅度测量值，并计算其方差为5；即9mW激光器强度下的经典噪声和量子相位噪声之和为5。

步骤8.标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG的输出光输入至光衰减单元。

步骤9.标定装置的逻辑控制模块先是控制驱动电流模块的驱动电流为0.1A，使得此时被测QRNG的激光器的输出光强最大；然后，控制光源调节模块的光衰减单元，设置衰减值为0.46dB(10mW的输入光经过0.46dB的衰减后，光强将衰减为9mW)；使得经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪的光强也是9mW。

步骤10.标定装置的采样测量模块按500M采样率对被测QRNG的干涉仪输出的电信号幅度进行采样测量，标定装置的逻辑控制模块从采样测量模块获取10000个幅度测量值，并计算其方差为4.9，即9mW激光器强度下的经典噪声为4.9。

步骤11.标定装置的逻辑控制模块计算此时的量子相位噪声与经典噪声的比值为(5-4.9)/4.9＝0.02，并记录当前光强度下(9mW)的比值(0.02)。

步骤12.标定装置的逻辑控制模块判断此时的驱动电流并非被测QRNG驱动电流范围的下限值(0.1A)，转而继续执行步骤3～步骤11；直至标定装置的逻辑控制模块判断此时的驱动电流是被测QRNG驱动电流范围的下限值，则转而执行步骤13。

步骤13.标定装置的逻辑控制模块，对各光强度下的量子相位噪声与经典噪声的比值进行分析，找到在光强度为1mW时比值最大，最大比值为6.8。

步骤14.标定装置的逻辑控制模块将判定结果传至人机交互模块，由人机交互模块将检测结果显示至用户；即系统工作点自动标定过程已完成，最佳系统工作点为1mW。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，该标定装置实现对基于相位涨落的被测QRNG进行系统工作点的自动标定，被测QRNG包括依次连接的激光器、干涉仪、光电转换模块、数据采集模块、后处理模块；其特征在于：

所述标定装置包括逻辑控制模块、驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块和人机交互模块，人机交互模块与逻辑控制模块连接，逻辑控制模块分别与驱动电流模块、光源调节模块、采样测量模块连接；

所述驱动电流模块与被测QRNG的激光器连接，光源调节模块分别与被测QRNG的激光器、干涉仪连接，采样测量模块与被测QRNG的光电转换模块连接；

所述光源调节模块内置有光切换单元、光衰减单元、光合束单元、光强测量单元，光切换单元分别与光衰减单元、光合束单元、光强测量单元连接，光衰减单元与光合束单元连接，光切换单元、光衰减单元、光强测量单元分别与逻辑控制模块连接，被测QRNG的激光器的光信号输出端与光源调节模块的光切换单元的光信号输入端连接，光合束单元的光信号输出端与被测QRNG的干涉仪的光信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，其特征在于：所述驱动电流模块包括DAC数字模拟转换器、恒流源，DAC数字模拟转换器的信号输出端与恒流源的信号输入端连接，DAC数字模拟转换器的信号输入端与逻辑控制模块的信号输出端连接，恒流源的信号输出端与被测QRNG的激光器连接。

3.根据权利要求1所述的一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，其特征在于：所述光切换单元采用“1进3出”的光开关构成，光衰减单元采用电控可调光衰减器构成，光合束单元采用光合束器构成，光强测量单元采用PIN光电二级管构成。

4.根据权利要求1所述的一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定装置，其特征在于：所述采样测量模块内置有ADC模拟数字转换器。

5.一种相位涨落QRNG的系统工作点的自动标定方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：用户通过标定装置的人机交互模块向标定装置的逻辑控制模块传达被测QRNG的激光器的驱动电流范围以及步距参数，被测QRNG的光电转换模块的采样率参数；

步骤2：标定装置的逻辑控制模块根据步骤1中的采样率参数，设置标定装置的采样测量模块的采样率；

步骤3：标定装置的逻辑控制模块根据步骤1中的驱动电流范围上限，控制驱动电流模块输出最大驱动电流，使得被测QRNG的激光器输出光强达到最大；

步骤4：标定装置的逻辑控制模块判断此时的驱动电流是否达到范围下限，若未达到则继续执行步骤5，若已达到则跳转执行步骤12；

步骤5：标定装置的逻辑控制模块控制驱动电流模块输出的驱动电流减小一个步距，并以此驱动电流控制被测QRNG的激光器输出光强；

步骤6：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG激光器的输出光信号经光切换单元的输出光输入至光强测量单元，测得此时被测QRNG的激光器输出光强为P；

步骤7：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得光切换单元的输出光经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪；

步骤8：标定装置的逻辑控制模块控制采样测量模块对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号幅度进行测量，并从采样测量模块获取测量数据，并计算其方差，即P激光发光强度下的经典噪声和量子相位噪声之和；

步骤9：标定装置的逻辑控制模块控制光源调节模块的光切换单元，使得被测QRNG激光器的输出光信号经光切换单元的输出光输入至光衰减单元；

步骤10：标定装置的逻辑控制模块先是控制驱动电流模块的驱动电流为上限值，使被测QRNG激光器的输出光强达到最大；然后控制光源调节模块的光衰减单元，通过设置一定的衰减使得经光合束单元输出至被测QRNG的干涉仪的光强也为P；

步骤11：标定装置的逻辑控制模块控制采样测量模块对被测QRNG的光电转换模块输出的电信号幅度进行测量，并从采样测量模块获取测量数据，并计算其方差，即P激光发光强度下的经典噪声；标定装置的逻辑控制模块，结合步骤8的计算值可计算出该激光发光强度下的量子相位噪声与经典噪声的比值Y，并予以记录；完成后跳转至步骤4；

步骤12：标定装置的逻辑控制模块，根据记录，找到量子相位噪声与经典噪声的比值最大时的激光发光强度值，并传至人机交互模块，由人机交互模块向用户输出标定结果。

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