CN117459153B - 一种光纤信道窃听检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光保密通信技术领域，公开了一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，所述窃听检测模块包括第一激光器、衰减器、第一环形器、第一偏振传输模块、第一分束器、反射模块、第一偏振分束器、第二环形器、第二激光器、第一单光子探测器和第二单光子探测器。与现有技术相比，本发明将发送方发射的时间‑相位编码量子态通过光纤信道传输后反射回发送方进行测量，根据误码率判定信道是否存在窃听。不仅可以自动补偿信道偏振变换，还能自动补偿收发光路中的相位变化，无需进行主动控制及与发送方通信，通过注入锁定制备3种时间相位量子态，无需调相器，大大降低了系统的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及光保密通信技术领域，特别涉及一种光纤信道窃听检测装置。
背景技术
随着社会与科技的发展，人们对通信安全性的需求日益强烈。针对光纤通信系统的窃听技术多种多样，常见的可分为侵入式和非侵入式两种。侵入式采取的主要方法是光束分离法，即直接切断光纤并接入光耦合器，分离出要窃听的信息数据，这会造成短暂的通信中断；非侵入式主要包括弯曲耦合法、倏逝波耦合法、V型槽法等，主要是在不中断通信的情况下入侵光纤通信系统，分离出部分光信号，对信息进行窃取，其隐蔽性较强，威胁大，不容易被发现。因此，需要大力发展针对光纤通信的信道窃听检测技术。
目前，常规的信道窃听检测方法主要分为两类，一是对通信信号的一些特性进行统计分析，如光强监控、误码率测量和光谱分析等，该方法检测速度较慢，无法检测出短暂的窃听行为；二是利用时域反射技术，测量所反射的强经典光信号的瑞利散射和菲涅尔反射信号，如专利CN110855373A和CN114884570A等。然而这些方法对于截取重发攻击、关联干扰攻击等窃听方式无能为力，前者可以截取光信号并重发一个完全一致的光信号，后者可以在窃取信息的同时保持信道中光功率不变，从而使窃听无法被发现。
随着量子技术的发展，利用量子态不可克隆和不确定性等特性可以实现更加灵敏和可靠的窃听检测。专利CN107370546B提出了一种利用量子态的窃听检测方法，其中发送方将量子态发送给接收方进行测量，根据量子态的测量结果改变情况判定是否存在窃听，该方案不仅要求发送方将量子态的制备信息发送给接收方，而且收发双方都会增加复杂的设备，增大通信双方的复杂度和功耗。专利CN110719128A则更为直接地在收发双方采用量子密钥分发设备，成本和复杂度都大幅度提高，并且需要双方通信进行后处理协商，占用较大的信道带宽。专利CN115955280B采用往返式结构，无需占用信道带宽，且具有较高的稳定性。然而该方案采用相位编码，对往返的光脉冲信号均需进行相位调制，且需要对发射的光脉冲信号调制4种相位，增大了系统的复杂度。
发明内容
针对现有技术存在以上缺陷，本发明提出一种光纤信道窃听检测装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，所述窃听检测模块包括：
第一激光器L1，用于产生水平偏振的光脉冲；
第一环形器CIR1，用于将经衰减器ATT衰减后的光脉冲传输至第一偏振传输模块；
第一偏振传输模块、第一分束器BS1，第一偏振传输模块用于将经过第一环形器CIR1输出的光脉冲传输至第一分束器BS1的一个输入端口；
第一分束器BS1的两个输出端口分别通过长度不等的保偏光纤连接反射模块的两个输入端口，构成用于使水平偏振的光脉冲产生具有预定时间差且为竖直偏振的两个子脉冲的反射式干涉仪；
第一偏振分束器PBS1，用于将两个子脉冲变为水平偏振，并传输至第二环形器CIR2；
第二激光器L2，用于接收两个子脉冲进行注入锁定，并随机输出第一时间编码态、第二时间编码态/>、相位编码态/>这3种量子态中的一种；
反射式偏振自补偿模块，用于反射通过光纤信道传输的量子态，并将量子态的偏振态旋转90°，用于对光纤信道进行偏振自补偿；
第二环形器CIR2，用于不同的光脉冲多方向传输；
第一偏振传输模块还用于将返回的量子态分为第一量子态分量和第二量子态分量，并将第一量子态分量传输至第一单光子探测器SPD1，将第二量子态分量传输至第一分束器BS1；
反射式干涉仪还用于使第二量子态分量进行干涉，产生干涉结果，第一偏振传输模块还用于将干涉结果传输至第一环形器CIR1，第一环形器CIR1还用于将干涉结果传输至第二单光子探测器SPD2。
优选地，第一偏振传输模块包括第二分束器BS2和第二偏振分束器PBS2，
第二分束器BS2的输入端口进行90°偏振旋转用于输入返回的量子态，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第二偏振分束器PBS2的一个输入端口；
第二偏振分束器PBS2的另一个输入端口用于输入经过第一环形器CIR1输出的光脉冲，输出端口连接第一分束器BS1的一个输入端口。
优选地，第一偏振传输模块为第三偏振分束器PBS3，
第三偏振分束器PBS3的一个输入端口进行45°偏振旋转用于输入返回的量子态，另一个输入端口用于输入经过第一环形器CIR1输出的光脉冲，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第一分束器BS1的一个输入端口。
优选地，反射模块包括第四偏振分束器PBS4，
第四偏振分束器PBS4的两个输入端口分别作为反射模块的两个输入端口，两个输出端口通过保偏光纤直接相连。
优选地，反射模块包括第一法拉第镜FM1和第二法拉第镜FM2，二者的端口分别作为反射模块的两个输入端口。
优选地，反射式偏振自补偿模块包括第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR，第五偏振分束器PBS5的两个输出端口分别通过保偏光纤连接法拉第旋转器FR的两端，构成环形结构；法拉第旋转器FR的偏振旋转角度为90°，其两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
优选地，反射式偏振自补偿模块为第三法拉第镜FM3。
本发明还公开了另一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，所述窃听检测模块包括：
第一激光器L1，用于产生水平偏振的光脉冲；
第一偏振分束器PBS1，用于将经衰减器ATT衰减后的光脉冲透射至第一分束器BS1的一个输入端口；
第一分束器BS1的两个输出端口分别通过长度不等的保偏光纤连接反射模块的两个输入端口，构成用于使水平偏振的光脉冲产生具有预定时间差且为竖直偏振的两个子脉冲的反射式干涉仪；
第二偏振传输模块，用于将两个子脉冲变为水平偏振，并传输至第三环形器CIR3；
第二激光器L2，用于接收两个子脉冲进行注入锁定，并随机输出第一时间编码态、第二时间编码态/>、相位编码态/>这3种量子态中的一种；
反射式偏振自补偿模块，用于反射通过光纤信道传输的量子态，并将量子态的偏振态旋转90°，用于对光纤信道进行偏振自补偿；
第三环形器CIR3，用于将第二偏振传输模块出射的两个子脉冲传输至第二激光器L2；并用于将第二激光器L2输出的量子态传输至光纤信道；以及用于将经过光纤信道返回的量子态传输至第四法拉第镜FM4；以及用于将经第四法拉第镜FM4反射的量子态传输至第二偏振传输模块；
第四法拉第镜FM4，用于将从光纤信道返回的量子态偏振旋转90°；
第二偏振传输模块还用于将第四法拉第镜FM4反射的量子态分为第一量子态分量和第二量子态分量，并将第一量子态分量传输至第一单光子探测器SPD1，将第二量子态分量传输至第一分束器BS1；
反射式干涉仪还用于使第二量子态分量进行干涉，产生干涉结果；
第二偏振传输模块还用于将干涉结果传输至第二单光子探测器SPD2。
优选地，第二偏振传输模块包括第二分束器BS2和第二偏振分束器PBS2，
第二分束器BS2的输入端口用于输入返回的量子态，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第二偏振分束器PBS2的一个输入端口；
第二偏振分束器PBS2的另一个输入端口用于输出干涉结果，输出端口连接第一分束器BS1的一个输入端口。
优选地，第二偏振传输模块包括第三偏振分束器PBS3和第六偏振分束器PBS6，
第六偏振分束器PBS6的输入端口用于透射返回的水平偏振量子态，输出端口与第三偏振分束器PBS3的一个输入端口之间的保偏光纤进行45°熔接；
第三偏振分束器PBS3另一个输入端口用于输出干涉结果，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第一分束器BS1的一个输入端口。
优选地，反射模块包括第四偏振分束器PBS4，
第四偏振分束器PBS4的两个输入端口分别作为反射模块的两个输入端口，两个输出端口通过保偏光纤直接相连。
优选地，反射模块包括第一法拉第镜FM1和第二法拉第镜FM2，二者的端口分别作为反射模块的两个输入端口。
优选地，反射式偏振自补偿模块包括第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR，第五偏振分束器PBS5的两个输出端口分别通过保偏光纤连接法拉第旋转器FR的两端，构成环形结构；法拉第旋转器FR的偏振旋转角度为90°，其两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
优选地，反射式偏振自补偿模块为第三法拉第镜FM3。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明提出一种光纤信道窃听检测装置，使用反射式偏振自补偿模块将发送方发射的时间-相位编码量子态通过光纤信道传输后反射回发送方进行测量，根据误码率判定信道是否存在窃听。不仅可以自动补偿信道偏振变换，还能自动补偿收发光路中的相位变化，并且接收端的模块为简单的被动器件，无需进行主动控制以及与发送方进行通信，因此不会增加接收方的复杂度和功耗，不会额外占用通信带宽。另外，通过注入锁定制备3种时间相位量子态，无需调相器，大大降低了系统的复杂度。
附图说明
图1为本发明光纤信道窃听检测装置的原理框图；
图2为本发明光纤信道窃听检测装置第一实施例结构图；
图3为本发明光纤信道窃听检测装置第二实施例结构图；
图4为本发明另一种光纤信道窃听检测装置的原理框图；
图5为本发明另一种光纤信道窃听检测装置第一实施例结构图；
图6为本发明另一种光纤信道窃听检测装置第二实施例结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，所述窃听检测模块包括第一激光器L1、衰减器ATT、第一环形器CIR1、第一偏振传输模块、第一分束器BS1、反射模块、第一偏振分束器PBS1、第二环形器CIR2、第二激光器L2、第一单光子探测器SPD1和第二单光子探测器SPD2，
第一激光器L1用于产生水平偏振的光脉冲；
第一环形器CIR1用于将经衰减器ATT衰减后的光脉冲传输至第一偏振传输模块；
第一偏振传输模块用于将经过第一环形器CIR1输出的光脉冲传输至第一分束器BS1的一个输入端口；
第一分束器BS1的两个输出端口分别通过长度不等的保偏光纤连接反射模块的两个输入端口，构成反射式干涉仪；
反射式干涉仪用于使水平偏振的光脉冲产生具有预定时间差且为竖直偏振的两个子脉冲；
第一偏振分束器PBS1用于将两个子脉冲变为水平偏振，并传输至第二环形器CIR2；
第二激光器L2用于接收两个子脉冲进行注入锁定，并随机输出第一时间编码态、第二时间编码态/>、相位编码态/>这3种量子态中的一种；
反射式偏振自补偿模块用于反射通过光纤信道传输的量子态，并将量子态的偏振态旋转90°，用于对光纤信道进行偏振自补偿；
第二环形器CIR2用于将第一偏振分束器PBS1出射的两个子脉冲传输至第二激光器L2；并用于将第二激光器L2输出的量子态传输至光纤信道；以及用于将经过光纤信道返回的量子态传输至第一偏振传输模块；
第一偏振传输模块还用于将返回的量子态分为第一量子态分量和第二量子态分量，并将第一量子态分量传输至第一单光子探测器SPD1，将第二量子态分量传输至第一分束器BS1；
反射式干涉仪还用于使第二量子态分量进行干涉，产生干涉结果，第一偏振传输模块还用于将干涉结果传输至第一环形器CIR1，第一环形器CIR1还用于将干涉结果传输至第二单光子探测器SPD2。
具体工作过程如下：
第一激光器L1产生水平偏振的光脉冲，经过衰减器衰减到单光子量级，随后经第一环形器CIR1到达第一偏振传输模块，被传输至第一分束器BS1的一个输入端口，经第一分束器BS1分束成两个均为水平偏振的子脉冲。其中一个子脉冲沿较短的光纤到达反射模块，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的短臂；另一个子脉冲沿较长的光纤到达反射模块，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的长臂。两个子脉冲先后从第一分束器BS1出射，二者之间具有预定时间差T，且均为竖直偏振。
两个竖直偏振的子脉冲从第一分束器BS1出射后到达第一偏振分束器PBS1，被其反射后变为水平偏振，随后进入第二环形器CIR2，并被传输至第二激光器L2进行注入锁定。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，第二激光器L2在相应的时刻t会产生一个光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在时刻t+T不会产生光脉冲，此时第二激光器L2输出第一时间编码态。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在相应的时刻t不会产生光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，则第二激光器L2在时刻t+T会产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出第二时间编码态/>。在两个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号均超过阈值，则在t时刻和t+T时刻均产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出相位编码态/>。对第二激光器L2的触发信号进行随机调制，可以随机制备上述3种时间相位编码的量子态。
量子态经第二环形器CIR2进入光纤信道，经过传输后到达反射式偏振自补偿模块，被其反射并输出后偏振态旋转90°，再次经光纤信道传输后返回窃听检测模块，此时量子态的偏振与从发送方出射时相互垂直，即为竖直偏振，与信道扰动无关，因此反射式偏振自补偿模块能够对光纤信道进行偏振自补偿。
返回的量子态再次经第二环形器CIR2进入第一偏振传输模块，被分成第一量子态分量和第二量子态分量。第一量子态分量直接进入第一单光子探测器SPD1进行探测，由于存在两个时间模式，第一单光子探测器SPD1需要有两个时间窗口。统计第一量子态分量为第一时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C00、C01，以及第一量子态分量为第二时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C10、C11。其中，C00和C11为正确的计数，C01和C10为错误计数，因此可得第一误码率为E1=(C01+C10)/(C00+C01+C10+C11)，
第二量子态分量进入反射式干涉仪进行干涉，产生干涉结果，经第一偏振传输模块以及第一环形器CIR1传输到第二单光子探测器SPD2进行探测。当第二量子态分量为第一时间编码态和第二时间编码态时，统计这两种情况下干涉峰对应的时间窗口下第二单光子探测器SPD2探测计数分别为C02和C12；当其为相位编码态时，由于两个时间模式经历的光程变化相同，即二者之间的相位差为0，由于偏振消光比等因素导致的错误光信号进入第二单光子探测器SPD2，相应地会产生误码，统计这种情况下第二单光子探测器SPD2的探测计数为C2。假设制备第一时间编码态和第二时间编码态的概率之和与制备相位编码态的概率相等，则可将相位编码态的相位解码结果近似为2(C02+C12)，因此相位编码态的误码率为C2/ (2C02+2C12)。
当第一误码率和第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
如图2所示，本发明一种光纤信道窃听检测装置实施例一：
第一偏振传输模块包括第二分束器BS2和第二偏振分束器PBS2，第二分束器BS2的输入端口进行90°偏振旋转用于输入返回的量子态，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第二偏振分束器PBS2的一个输入端口；
第二偏振分束器PBS2的另一个输入端口用于输入经过第一环形器CIR1输出的光脉冲，输出端口连接第一分束器BS1的一个输入端口。
反射模块包括第四偏振分束器PBS4，第四偏振分束器PBS4的两个输入端口分别作为反射模块的两个输入端口，两个输出端口通过保偏光纤直接相连。
反射式偏振自补偿模块包括第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR，第五偏振分束器PBS5的两个输出端口分别通过保偏光纤连接法拉第旋转器FR的两端，构成环形结构；法拉第旋转器FR的偏振旋转角度为90°，其两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
实施例一的具体工作过程如下：
第一激光器L1产生水平偏振的光脉冲，经过衰减器衰减到单光子量级，随后经第一环形器CIR1到达第二偏振分束器PBS2，直接透射后到达第一分束器BS1的一个输入端口，经第一分束器BS1分束成两个均为水平偏振的子脉冲。其中一个子脉冲沿较短的光纤到达第四偏振分束器PBS4的一个输入端口，被透射后沿保偏光纤传输再次回到第四偏振分束器PBS4，仍从其原入射端口出射，变为竖直偏振，相当于被反射。随后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的短臂；另一个子脉冲沿较长的光纤到达第四偏振分束器PBS4的另一个输入端口，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的长臂。两个子脉冲先后从第一分束器BS1出射，二者之间具有预定时间差T，且均为竖直偏振。
两个竖直偏振的子脉冲从第一分束器BS1出射后到达第一偏振分束器PBS1，被其反射后变为水平偏振，随后进入第二环形器CIR2，并被传输至第二激光器L2进行注入锁定。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，第二激光器L2在相应的时刻t会产生一个光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在时刻t+T不会产生光脉冲，此时第二激光器L2输出第一时间编码态。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在相应的时刻t不会产生光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，则第二激光器L2在时刻t+T会产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出第二时间编码态/>。在两个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号均超过阈值，则在t时刻和t+T时刻均产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出相位编码态/>。对第二激光器L2的触发信号进行随机调制，可以随机制备上述3种时间相位编码的量子态。
量子态经第二环形器CIR2进入光纤信道，经过传输后到达第五偏振分束器PBS5的输入端口，其水平偏振分量透射后，在保偏光纤构成的环内顺时针沿保偏光纤慢轴传播，经过法拉第旋转器FR旋转90°后仍沿保偏光纤慢轴传播，随后从第五偏振分束器PBS5的输入端口出射，变为竖直偏振；量子态的竖直偏振分量在保偏光纤构成的环内逆时针沿保偏光纤慢轴传播，经过法拉第旋转器FR旋转90°后仍沿保偏光纤慢轴传播，随后从第五偏振分束器PBS5的输入端口出射，变为水平偏振。因此，量子态的水平偏振分量和竖直偏振分量经第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR构成的反射式偏振自补偿模块作用后偏振均旋转了90°再次经光纤信道传输后返回发送方，此时量子态的偏振与从发送方出射时相互垂直，与信道扰动无关，因此反射式偏振自补偿模块能够对光纤信道进行偏振自补偿。
返回的量子态再次经第二环形器CIR2进入第二分束器BS2的输入端口，进行90°偏振旋转后被其分束成第一量子态分量和第二量子态分量。第一量子态分量从第二分束器BS2的一个输出端口出射，直接进入第一单光子探测器SPD1进行探测，由于存在两个时间模式，第一单光子探测器SPD1需要有两个时间窗口。统计第一量子态分量为第一时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C00、C01，以及第一量子态分量为第二时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C10、C11。其中，C00和C11为正确的计数，C01和C10为错误计数，因此可得第一误码率为E1=(C01+C10)/(C00+C01+C10+C11)，
第二量子态分量进入第二偏振分束器PBS2被反射到第一分束器BS1，进入反射式干涉仪进行干涉，产生干涉结果，到达第二偏振分束器PBS2被透射，经第一环形器CIR1传输到第二单光子探测器SPD2进行探测。当第二量子态分量为第一时间编码态和第二时间编码态时，统计这两种情况下干涉峰对应的时间窗口下第二单光子探测器SPD2探测计数分别为C02和C12；当其为相位编码态时，由于两个时间模式经历的光程变化相同，即二者之间的相位差为0，由于偏振消光比等因素导致的错误光信号进入第二单光子探测器SPD2，相应地会产生误码，统计这种情况下第二单光子探测器SPD2的探测计数为C2。假设制备第一时间编码态和第二时间编码态的概率之和与制备相位编码态的概率相等，则可将相位编码态的相位解码结果近似为2(C02+C12)，因此相位编码态的误码率为C2/ (2C02+2C12)。
当第一误码率和第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
如图3所示，本发明一种光纤信道窃听检测装置实施例二：
第一偏振传输模块为第三偏振分束器PBS3，第三偏振分束器PBS3的一个输入端口进行45°偏振旋转用于输入返回的量子态，另一个输入端口用于输入经过第一环形器CIR1输出的光脉冲，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第一分束器BS1的一个输入端口。
反射模块包括第四偏振分束器PBS4，第四偏振分束器PBS4的两个输入端口分别作为反射模块的两个输入端口，两个输出端口通过保偏光纤直接相连。
反射式偏振自补偿模块包括第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR，第五偏振分束器PBS5的两个输出端口分别通过保偏光纤连接法拉第旋转器FR的两端，构成环形结构；法拉第旋转器FR的偏振旋转角度为90°，其两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
实施例二的具体工作过程如下：
第一激光器L1产生水平偏振的光脉冲，经过衰减器衰减到单光子量级，随后经第一环形器CIR1到达第三偏振分束器PBS3，直接透射后到达第一分束器BS1的一个输入端口，经第一分束器BS1分束成两个均为水平偏振的子脉冲。其中一个子脉冲沿较短的光纤到达第四偏振分束器PBS4的一个输入端口，被透射后沿保偏光纤传输再次回到第四偏振分束器PBS4，仍从其原入射端口出射，变为竖直偏振，相当于被反射。随后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的短臂；另一个子脉冲沿较长的光纤到达第四偏振分束器PBS4的另一个输入端口，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的长臂。两个子脉冲先后从第一分束器BS1出射，二者之间具有预定时间差T，且均为竖直偏振。
两个竖直偏振的子脉冲从第一分束器BS1出射后到达第一偏振分束器PBS1，被其反射后变为水平偏振，随后进入第二环形器CIR2，并被传输至第二激光器L2进行注入锁定。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，第二激光器L2在相应的时刻t会产生一个光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在时刻t+T不会产生光脉冲，此时第二激光器L2输出第一时间编码态。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在相应的时刻t不会产生光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，则第二激光器L2在时刻t+T会产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出第二时间编码态/>。在两个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号均超过阈值，则在t时刻和t+T时刻均产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出相位编码态/>。对第二激光器L2的触发信号进行随机调制，可以随机制备上述3种时间相位编码的量子态。
量子态经第二环形器CIR2进入光纤信道，经过传输后到达第五偏振分束器PBS5的输入端口，其水平偏振分量透射后，在保偏光纤构成的环内顺时针沿保偏光纤慢轴传播，经过法拉第旋转器FR旋转90°后仍沿保偏光纤慢轴传播，随后从第五偏振分束器PBS5的输入端口出射，变为竖直偏振；量子态的竖直偏振分量在保偏光纤构成的环内逆时针沿保偏光纤慢轴传播，经过法拉第旋转器FR旋转90°后仍沿保偏光纤慢轴传播，随后从第五偏振分束器PBS5的输入端口出射，变为水平偏振。因此，量子态的水平偏振分量和竖直偏振分量经第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR构成的反射式偏振自补偿模块作用后偏振均旋转了90°再次经光纤信道传输后返回发送方，此时量子态的偏振与从发送方出射时相互垂直，与信道扰动无关，因此反射式偏振自补偿模块能够对光纤信道进行偏振自补偿。
返回的量子态再次进入第二环形器CIR2，经45°偏振旋转后进入第三偏振分束器PBS3的另一个输入端口，被其分束成第一量子态分量和第二量子态分量。第一量子态分量从第三偏振分束器PBS3透射，直接进入第一单光子探测器SPD1进行探测，由于存在两个时间模式，第一单光子探测器SPD1需要有两个时间窗口。统计第一量子态分量为第一时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C00、C01，以及第一量子态分量为第二时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C10、C11。其中，C00和C11为正确的计数，C01和C10为错误计数，因此可得第一误码率为E1=(C01+C10)/(C00+C01+C10+C11)，
第二量子态分量被第三偏振分束器PBS3反射到第一分束器BS1，进入反射式干涉仪进行干涉，产生干涉结果。干涉结果返回第三偏振分束器PBS3被透射，经第一环形器CIR1传输到第二单光子探测器SPD2进行探测。当第二量子态分量为第一时间编码态和第二时间编码态时，统计这两种情况下干涉峰对应的时间窗口下第二单光子探测器SPD2探测计数分别为C02和C12；当其为相位编码态时，由于两个时间模式经历的光程变化相同，即二者之间的相位差为0，由于偏振消光比等因素导致的错误光信号进入第二单光子探测器SPD2，相应地会产生误码，统计这种情况下第二单光子探测器SPD2的探测计数为C2。假设制备第一时间编码态和第二时间编码态的概率之和与制备相位编码态的概率相等，则可将相位编码态的相位解码结果近似为2(C02+C12)，因此相位编码态的误码率为C2/ (2C02+2C12)。
当第一误码率和第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
如图4所示，另一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，所述窃听检测模块包括第一激光器L1、衰减器ATT、第一偏振分束器PBS1、第一分束器第一分束器BS1、反射模块、第二偏振传输模块、第三环形器CIR3、第二激光器L2、第四法拉第镜FM4、第一单光子探测器SPD1和第二单光子探测器SPD2，
第一激光器L1用于产生水平偏振的光脉冲；
第一偏振分束器PBS1用于将经衰减器ATT衰减后的光脉冲透射至第一分束器BS1的一个输入端口；
第一分束器BS1的两个输出端口分别通过长度不等的保偏光纤连接反射模块的两个输入端口，构成反射式干涉仪；
反射式干涉仪用于使水平偏振的光脉冲产生具有预定时间差且为竖直偏振的两个子脉冲；
第二偏振传输模块用于将两个子脉冲变为水平偏振，并传输至第三环形器CIR3；
第二激光器L2用于接收两个子脉冲进行注入锁定，并随机输出第一时间编码态、第二时间编码态/>、相位编码态/>这3种量子态中的一种；
反射式偏振自补偿模块用于反射通过光纤信道传输的量子态，并将量子态的偏振态旋转90°，用于对光纤信道进行偏振自补偿；
第三环形器CIR3用于将第二偏振传输模块出射的两个子脉冲传输至第二激光器L2；并用于将第二激光器L2输出的量子态传输至光纤信道；以及用于将经过光纤信道返回的量子态传输至第四法拉第镜FM4；以及用于将经第四法拉第镜FM4反射的量子态传输至第二偏振传输模块；
第四法拉第镜FM4用于将从光纤信道返回的量子态偏振旋转90°；
第二偏振传输模块还用于将第四法拉第镜FM4反射的量子态分为第一量子态分量和第二量子态分量，并将第一量子态分量传输至第一单光子探测器SPD1，将第二量子态分量传输至第一分束器BS1；
反射式干涉仪还用于使第二量子态分量进行干涉，产生干涉结果；
第二偏振传输模块还用于将干涉结果传输至第二单光子探测器SPD2。
具体工作过程如下：
第一激光器L1产生水平偏振的光脉冲，经过衰减器衰减到单光子量级，随后经第一偏振分束器PBS1透射至第一分束器BS1的一个输入端口，经第一分束器BS1分束成两个均为水平偏振的子脉冲。其中一个子脉冲沿较短的光纤到达反射模块，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的短臂；另一个子脉冲沿较长的光纤到达反射模块，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的长臂。两个子脉冲先后从第一分束器BS1出射，二者之间具有预定时间差T，且均为竖直偏振。
两个竖直偏振的子脉冲从第一分束器BS1的另一个输出端口出射后到达第二偏振传输模块，被其传输至第三环形器CIR3，随后进入第二激光器L2进行注入锁定。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，第二激光器L2在相应的时刻t会产生一个光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在时刻t+T不会产生光脉冲，此时第二激光器L2输出第一时间编码态。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在相应的时刻t不会产生光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，则第二激光器L2在时刻t+T会产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出第二时间编码态/>。在两个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号均超过阈值，则在t时刻和t+T时刻均产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出相位编码态/>。对第二激光器L2的触发信号进行随机调制，可以随机制备上述3种时间相位编码的量子态。
量子态经第三环形器CIR3进入光纤信道，经过传输后到达反射式偏振自补偿模块，被其反射并输出后偏振态旋转90°，再次经光纤信道传输后返回窃听检测模块，此时量子态的偏振与从发送方出射时相互垂直，即为竖直偏振，与信道扰动无关，因此反射式偏振自补偿模块能够对光纤信道进行偏振自补偿。
返回的量子态经第三环形器CIR3到达第四法拉第镜FM4，被反射后偏振旋转90°，再次经第三环形器CIR3返回第二偏振传输模块，被分成第一量子态分量和第二量子态分量。第一量子态分量直接进入第一单光子探测器SPD1进行探测，由于存在两个时间模式，第一单光子探测器SPD1需要有两个时间窗口。统计第一量子态分量为第一时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C00、C01，以及第一量子态分量为第二时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C10、C11。其中，C00和C11为正确的计数，C01和C10为错误计数，因此可得第一误码率为E1=(C01+C10)/(C00+C01+C10+C11)，
第二量子态分量进入反射式干涉仪进行干涉，产生干涉结果，经第二偏振传输模块传输到第二单光子探测器SPD2进行探测。当第二量子态分量为第一时间编码态和第二时间编码态时，统计这两种情况下干涉峰对应的时间窗口下第二单光子探测器SPD2探测计数分别为C02和C12；当其为相位编码态时，由于两个时间模式经历的光程变化相同，即二者之间的相位差为0，由于偏振消光比等因素导致的错误光信号进入第二单光子探测器SPD2，相应地会产生误码，统计这种情况下第二单光子探测器SPD2的探测计数为C2。假设制备第一时间编码态和第二时间编码态的概率之和与制备相位编码态的概率相等，则可将相位编码态的相位解码结果近似为2(C02+C12)，因此相位编码态的误码率为C2/ (2C02+2C12)。
当第一误码率和第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
如图5所示，本发明另一种光纤信道窃听检测装置实施例一：
第二偏振传输模块包括第二分束器BS2和第二偏振分束器PBS2，第二分束器BS2的输入端口用于输入返回的量子态，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第二偏振分束器PBS2的一个输入端口；
第二偏振分束器PBS2的另一个输入端口用于输出干涉结果，输出端口连接第一分束器BS1的一个输入端口。
反射模块包括第一法拉第镜FM1和第二法拉第镜FM2，二者的端口分别作为反射模块的两个输入端口。
反射式偏振自补偿模块为第三法拉第镜FM3。
实施例一的具体工作过程如下：
第一激光器L1产生水平偏振的光脉冲，经过衰减器衰减到单光子量级，随后经第一偏振分束器PBS1透射至第一分束器BS1的一个输入端口，经第一分束器BS1分束成两个均为水平偏振的子脉冲。其中一个子脉冲沿较短的光纤到达第二法拉第镜FM2，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的短臂；另一个子脉冲沿较长的光纤到达第一法拉第镜FM1，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的长臂。两个子脉冲先后从第一分束器BS1出射，二者之间具有预定时间差T，且均为竖直偏振。
两个竖直偏振的子脉冲从第一分束器BS1的另一个输出端口出射后到达第二偏振分束器PBS2，被其反射后变为水平偏振，经第二分束器BS2进入第三环形器CIR3，随后进入第二激光器L2进行注入锁定。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，第二激光器L2在相应的时刻t会产生一个光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在时刻t+T不会产生光脉冲，此时第二激光器L2输出第一时间编码态。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在相应的时刻t不会产生光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，则第二激光器L2在时刻t+T会产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出第二时间编码态/>。在两个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号均超过阈值，则在t时刻和t+T时刻均产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出相位编码态。对第二激光器L2的触发信号进行随机调制，可以随机制备上述3种时间相位编码的量子态。
量子态经第三环形器CIR3进入光纤信道，经过传输后到达第三法拉第镜FM3，被其反射后偏振均旋转了90°再次经光纤信道传输后返回发送方，此时量子态的偏振与从发送方出射时相互垂直，与信道扰动无关，因此反射式偏振自补偿模块能够对光纤信道进行偏振自补偿。
返回的量子态经第三环形器CIR3到达第四法拉第镜FM4，被反射后偏振旋转90°，再次经第三环形器CIR3进入第二分束器BS2的输入端口，被分束成第一量子态分量和第二量子态分量。第一量子态分量从第二分束器BS2的一个输出端口出射，直接进入第一单光子探测器SPD1进行探测，由于存在两个时间模式，第一单光子探测器SPD1需要有两个时间窗口。统计第一量子态分量为第一时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C00、C01，以及第一量子态分量为第二时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C10、C11。其中，C00和C11为正确的计数，C01和C10为错误计数，因此可得第一误码率为E1=(C01+C10)/(C00+C01+C10+C11)，
第二量子态分量进入第二偏振分束器PBS2被反射到第一分束器BS1，进入反射式干涉仪进行干涉，产生干涉结果，到达第二偏振分束器PBS2被透射到第二单光子探测器SPD2进行探测。当第二量子态分量为第一时间编码态和第二时间编码态时，统计这两种情况下干涉峰对应的时间窗口下第二单光子探测器SPD2探测计数分别为C02和C12；当其为相位编码态时，由于两个时间模式经历的光程变化相同，即二者之间的相位差为0，由于偏振消光比等因素导致的错误光信号进入第二单光子探测器SPD2，相应地会产生误码，统计这种情况下第二单光子探测器SPD2的探测计数为C2。假设制备第一时间编码态和第二时间编码态的概率之和与制备相位编码态的概率相等，则可将相位编码态的相位解码结果近似为2(C02+C12)，因此相位编码态的误码率为C2/ (2C02+2C12)。
当第一误码率和第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
如图6所示，本发明一种光纤信道窃听检测装置实施例二：
第二偏振传输模块包括第三偏振分束器PBS3和第六偏振分束器PBS6，
第六偏振分束器PBS6的输入端口用于透射返回的水平偏振量子态，输出端口与第三偏振分束器PBS3的一个输入端口之间的保偏光纤进行45°熔接；
第三偏振分束器PBS3另一个输入端口用于输出干涉结果，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第一分束器BS1的一个输入端口。
反射模块包括第一法拉第镜FM1和第二法拉第镜FM2，二者的端口分别作为反射模块的两个输入端口。
反射式偏振自补偿模块为第三法拉第镜FM3。
实施例二的具体工作过程如下：
第一激光器L1产生水平偏振的光脉冲，经过衰减器衰减到单光子量级，随后经第一偏振分束器PBS1透射至第一分束器BS1的一个输入端口，经第一分束器BS1分束成两个均为水平偏振的子脉冲。其中一个子脉冲沿较短的光纤到达第二法拉第镜FM2，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的短臂；另一个子脉冲沿较长的光纤到达第一法拉第镜FM1，被反射后再次经过该光纤回到第一分束器BS1，偏振旋转90°，变为竖直偏振，此时其经历的路径为反射式干涉仪的长臂。两个子脉冲先后从第一分束器BS1出射，二者之间具有预定时间差T，且均为竖直偏振。
两个竖直偏振的子脉冲从第一分束器BS1的另一个输出端口出射后到达第三偏振分束器PBS3，被其反射后变为水平偏振，经45°偏振旋转后进入第六偏振分束器PBS6的输出端口，其水平偏振分量被透射进入第三环形器CIR3，随后进入第二激光器L2进行注入锁定。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，第二激光器L2在相应的时刻t会产生一个光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在时刻t+T不会产生光脉冲，此时第二激光器L2输出第一时间编码态。在前一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号低于阈值，则第二激光器L2在相应的时刻t不会产生光脉冲；在后一个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号超过阈值，则第二激光器L2在时刻t+T会产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出第二时间编码态/>。在两个子脉冲到达第二激光器L2时控制其触发信号均超过阈值，则在t时刻和t+T时刻均产生一个光脉冲，此时第二激光器L2输出相位编码态/>。对第二激光器L2的触发信号进行随机调制，可以随机制备上述3种时间相位编码的量子态。
量子态经第三环形器CIR3进入光纤信道，经过传输后到达第三法拉第镜FM3，被其反射后偏振均旋转了90°再次经光纤信道传输后返回发送方，此时量子态的偏振与从发送方出射时相互垂直，与信道扰动无关，因此反射式偏振自补偿模块能够对光纤信道进行偏振自补偿。
返回的量子态经第三环形器CIR3到达第四法拉第镜FM4，被反射后偏振旋转90°，再次经第三环形器CIR3进入第六偏振分束器PBS6的输入端口，透射后经45°偏振旋转，进入第三偏振分束器PBS3被分束成第一量子态分量和第二量子态分量。第一量子态分量从第三偏振分束器PBS3的一个输出端口出射，直接进入第一单光子探测器SPD1进行探测，由于存在两个时间模式，第一单光子探测器SPD1需要有两个时间窗口。统计第一量子态分量为第一时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C00、C01，以及第一量子态分量为第二时间编码态时第一单光子探测器SPD1对应两个时间编码态的时间窗口的探测计数C10、C11。其中，C00和C11为正确的计数，C01和C10为错误计数，因此可得第一误码率为E1=(C01+C10)/(C00+C01+C10+C11)，
第二量子态分量被第三偏振分束器PBS3反射到第一分束器BS1，进入反射式干涉仪进行干涉，产生干涉结果，干涉结果返回第三偏振分束器PBS3被透射到第二单光子探测器SPD2进行探测。当第二量子态分量为第一时间编码态和第二时间编码态时，统计这两种情况下干涉峰对应的时间窗口下第二单光子探测器SPD2探测计数分别为C02和C12；当其为相位编码态时，由于两个时间模式经历的光程变化相同，即二者之间的相位差为0，由于偏振消光比等因素导致的错误光信号进入第二单光子探测器SPD2，相应地会产生误码，统计这种情况下第二单光子探测器SPD2的探测计数为C2。假设制备第一时间编码态和第二时间编码态的概率之和与制备相位编码态的概率相等，则可将相位编码态的相位解码结果近似为2(C02+C12)，因此相位编码态的误码率为C2/ (2C02+2C12)。
当第一误码率和第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
综合本发明实施例可知，本发明提出一种光纤信道窃听检测装置，使用反射式偏振自补偿模块将发送方发射的时间-相位编码量子态通过光纤信道传输后反射回发送方进行测量，根据误码率判定信道是否存在窃听。不仅可以自动补偿信道偏振变换，还能自动补偿收发光路中的相位变化，并且接收端的模块为简单的被动器件，无需进行主动控制以及与发送方进行通信，因此不会增加接收方的复杂度和功耗，不会额外占用通信带宽。另外，通过注入锁定制备3种时间相位量子态，无需调相器，大大降低了系统的复杂度。
Claims (14)
1.一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，其特征在于，所述窃听检测模块包括：
第一激光器L1，用于产生水平偏振的光脉冲；
第一环形器CIR1，用于将经衰减器ATT衰减后的光脉冲传输至第一偏振传输模块；
第一分束器BS1、反射模块，二者构成用于使水平偏振的光脉冲产生具有预定时间差且为竖直偏振的两个子脉冲的反射式干涉仪；
第一偏振传输模块，用于将经过第一环形器 CIR1输出的光脉冲传输至第一分束器BS1；
第一偏振分束器PBS1，用于将两个子脉冲变为水平偏振，并传输至第二环形器CIR2；
第二激光器L2，用于接收两个子脉冲进行注入锁定，并随机输出第一时间编码态、第二时间编码态/>、相位编码态/>这3种量子态中的一种；
反射式偏振自补偿模块，用于反射通过光纤信道传输的量子态，并将量子态的偏振态旋转90°，用于对光纤信道进行偏振自补偿；
第二环形器CIR2，用于不同的光脉冲多方向传输，第二环形器CIR2用于将第一偏振分束器PBS1出射的两个子脉冲传输至第二激光器L2；并用于将第二激光器L2输出的量子态传输至光纤信道；以及用于将经过光纤信道返回的量子态传输至第一偏振传输模块；
第一偏振传输模块还用于将返回的量子态分为第一量子态分量和第二量子态分量，并将第一量子态分量传输至第一单光子探测器SPD1，将第二量子态分量传输至第一分束器BS1；
反射式干涉仪还用于使第二量子态分量进行干涉，产生干涉结果，第一偏振传输模块还用于将干涉结果传输至第一环形器CIR1，第一环形器CIR1还用于将干涉结果传输至第二单光子探测器SPD2,
由第一量子态分量得到第一误码率，由第二量子态分量得到第二误码率，当第一误码率和
第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
2.根据权利要求1所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，第一偏振传输模块包括第二分束器BS2和第二偏振分束器PBS2，
第二分束器BS2的输入端口进行90°偏振旋转用于输入返回的量子态，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第二偏振分束器PBS2的一个输入端口；
第二偏振分束器PBS2的另一个输入端口用于输入经过第一环形器CIR1输出的光脉冲，输出端口连接第一分束器BS1的一个输入端口。
3.根据权利要求1所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，第一偏振传输模块为第三偏振分束器PBS3，
第三偏振分束器PBS3的一个输入端口进行45°偏振旋转用于输入返回的量子态，另一个输入端口用于输入经过第一环形器CIR1输出的光脉冲，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第一分束器BS1的一个输入端口。
4.根据权利要求1或2或3所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射模块包括第四偏振分束器PBS4，
第四偏振分束器PBS4的两个输入端口分别作为反射模块的两个输入端口，两个输出端口通过保偏光纤直接相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射模块包括第一法拉第镜FM1和第二法拉第镜FM2，二者的端口分别作为反射模块的两个输入端口。
6.根据权利要求1所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射式偏振自补偿模块包括第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR，第五偏振分束器PBS5的两个输出端口分别通过保偏光纤连接法拉第旋转器FR的两端，构成环形结构；法拉第旋转器FR的偏振旋转角度为90°，其两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
7.根据权利要求1所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射式偏振自补偿模块为第三法拉第镜FM3。
8.一种光纤信道窃听检测装置，包括分别部署在待检测光纤信道两端的窃听检测模块和反射式偏振自补偿模块，其特征在于，所述窃听检测模块包括：
第一激光器L1，用于产生水平偏振的光脉冲；
第一偏振分束器PBS1，用于将经衰减器ATT衰减后的光脉冲透射至第一分束器BS1的一个输入端口；
第一分束器BS1、反射模块，二者构成用于使水平偏振的光脉冲产生具有预定时间差且为竖直偏振的两个子脉冲的反射式干涉仪；
第二偏振传输模块，用于将两个子脉冲变为水平偏振，并传输至第三环形器CIR3；
第二激光器L2，用于接收两个子脉冲进行注入锁定，并随机输出第一时间编码态、第二时间编码态/>、相位编码态/>这3种量子态中的一种；
反射式偏振自补偿模块，用于反射通过光纤信道传输的量子态，并将量子态的偏振态旋转90°，用于对光纤信道进行偏振自补偿；
第三环形器CIR3，用于将第二偏振传输模块出射的两个子脉冲传输至第二激光器L2；并用于将第二激光器L2输出的量子态传输至光纤信道；以及用于将经过光纤信道返回的量子态传输至第四法拉第镜FM4；以及用于将经第四法拉第镜FM4反射的量子态传输至第二偏振传输模块；
第四法拉第镜FM4，用于将从光纤信道返回的量子态偏振旋转90°；
第二偏振传输模块还用于将第四法拉第镜FM4反射的量子态分为第一量子态分量和第二量子态分量，并将第一量子态分量传输至第一单光子探测器SPD1，将第二量子态分量传输至第一分束器BS1；
反射式干涉仪还用于使第二量子态分量进行干涉，产生干涉结果；
第二偏振传输模块还用于将干涉结果传输至第二单光子探测器SPD2，
由第一量子态分量得到第一误码率，由第二量子态分量得到第二误码率，当第一误码率和
第二误码率至少一个大于相应的预设阈值时，判定信道存在窃听。
9.根据权利要求8所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，第二偏振传输模块包括第二分束器BS2和第二偏振分束器PBS2，
第二分束器BS2的输入端口用于输入返回的量子态，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第二偏振分束器PBS2的一个输入端口；
第二偏振分束器PBS2的另一个输入端口用于输出干涉结果，输出端口连接第一分束器BS1的一个输入端口。
10.根据权利要求8所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，第二偏振传输模块包括第三偏振分束器PBS3和第六偏振分束器PBS6，
第六偏振分束器PBS6的输入端口用于透射返回的水平偏振量子态，输出端口与第三偏振分束器PBS3的一个输入端口之间的保偏光纤进行45°熔接；
第三偏振分束器PBS3另一个输入端口用于输出干涉结果，两个输出端口分别连接第一单光子探测器SPD1和第一分束器BS1的一个输入端口。
11.根据权利要求8或9或10所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射模块包括第四偏振分束器PBS4，
第四偏振分束器PBS4的两个输入端口分别作为反射模块的两个输入端口，两个输出端口通过保偏光纤直接相连。
12.根据权利要求8或9或10所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射模块包括第一法拉第镜FM1和第二法拉第镜FM2，二者的端口分别作为反射模块的两个输入端口。
13.根据权利要求8所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射式偏振自补偿模块包括第五偏振分束器PBS5和法拉第旋转器FR，第五偏振分束器PBS5的两个输出端口分别通过保偏光纤连接法拉第旋转器FR的两端，构成环形结构；法拉第旋转器FR的偏振旋转角度为90°，其两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
14.根据权利要求8所述的光纤信道窃听检测装置，其特征在于，反射式偏振自补偿模块为第三法拉第镜FM3。
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