CN214756366U - 用于量子通信系统的时间采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供用于量子通信系统的时间采集装置，所述装置包括：同步光探测单元，将同步光转换为与同步光对应的电脉冲信号；同步扇出单元，从与同步光对应的电脉冲信号中扇出相同的两路电脉冲信号；锁相环，对两路电脉冲信号中的一路电脉冲信号进行锁相和倍频，以产生时钟信号和门控信号；单光子探测器，根据门控信号来探测信号光，以将信号光转换为与信号光对应的电脉冲信号；FPGA芯片，将两路电脉冲信号中的另一路电脉冲信号接收为START信号，将与信号光对应的电脉冲信号接收为STOP信号，通过时钟信号来采集START信号与STOP信号之间的时间间隔。本实用新型可在无需使用TDC模块的情况下实现对光子到达信号的时间测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子通信系统的时间采集装置。
背景技术
在相关技术中，主要采用TDC（Time To Digital Convert，时间数字转换器）模块或基于FPGA的TDC模块来测量光子的到达时间，TDC模块通常通过在其内部设置的多个延时链或进位链来实现上述测量。然而，由于延时链或进位链会随着温度的变化而导致测量的时间结果发生偏移，因此，TDC模块需要随着温度的变化实时地对测量的结果进行修正，这样不仅会占用大量的计算资源（诸如，FPGA资源、DSP资源等），而且很难满足系统（诸如，但不限于，量子通信系统）的高速运行要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供用于量子通信系统的时间采集装置。
根据本实用新型的一方面，提供一种用于量子通信系统的时间采集装置，所述时间采集装置包括：同步光探测单元，用于将接收到的同步光转换为与所述同步光对应的电脉冲信号；同步扇出单元，用于从与所述同步光对应的电脉冲信号中扇出相同的两路电脉冲信号；锁相环，用于对两路电脉冲信号中的一路电脉冲信号进行锁相和倍频，以产生用于量子通信系统的时钟信号以及用于单光子探测器的门控信号；一个或多个单光子探测器，用于根据所述门控信号来探测接收到的信号光，以将所述信号光转换为与所述信号光对应的电脉冲信号；以及FPGA芯片，用于将两路电脉冲信号中的另一路电脉冲信号接收为START信号，将与所述信号光对应的电脉冲信号接收为STOP信号，并且通过所述时钟信号来采集所述START信号与所述STOP信号之间的时间间隔。
优选地，所述FPGA芯片经由所述FPGA芯片的收发器接收所述时钟信号、所述START信号和所述STOP信号。
优选地，所述时间采集装置还包括：电平转换电路，用于调整所述时钟信号、所述START信号和所述STOP信号的电平，以与所述FPGA芯片的收发器接收的电脉冲信号的电平匹配。
优选地，所述时间采集装置设置在量子通信系统的接收端。
本实用新型所提供的时间采集装置可在无需使用TDC模块的情况下实现对量子通信系统中的光子到达信号的时间测量。这样不仅能够省去量子通信系统中针对外部TDC模块所使用的硬件电路和芯片，提升设备的集成化和小型化，而且还能够满足量子通信系统的高速运行要求。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述目的和特点将会变得更加清楚。
图1示出了本实用新型的用于量子通信系统的时间采集装置的示意图。
图2示出了使用本实用新型的用于量子通信系统的时间采集装置采集START信号与STOP信号之间的时间间隔的示意图。
具体实施方式
下面，将参照附图来详细说明本实用新型的实施例。
参照图1，本实用新型的用于量子通信系统的时间采集装置可包括同步光探测单元110、同步扇出单元120、锁相环130、一个或多个单光子探测器140和FPGA芯片150。
在图1示出的时间采集装置中，同步光探测单元110可将接收到的同步光转换为与同步光对应的电脉冲信号；同步扇出单元120可从与同步光对应的电脉冲信号中扇出相同的两路电脉冲信号；锁相环130可对两路电脉冲信号中的一路电脉冲信号进行锁相和倍频，以产生用于量子通信系统的时钟信号以及用于单光子探测器的门控信号；一个或多个单光子探测器140可根据门控信号来探测接收到的信号光，以将信号光转换为与信号光对应的电脉冲信号；FPGA芯片150可将两路电脉冲信号中的另一路电脉冲信号接收为START信号，将与信号光对应的电脉冲信号接收为STOP信号，并且通过时钟信号来采集START信号与STOP信号之间的时间间隔。
在图2示出的示例中，FPGA芯片150可使用时钟信号1030对START信号1010和STOP信号1020进行采样，以产生与START信号对应的START比特串1040以及与STOP信号对应的STOP比特串1050，在比特串1040和1050中，可以以比特“1”指示信号中的高电平，以比特“0”指示信号中的低电平。随后，FPGA芯片150可从START比特串1040中提取START信号的上升沿，从STOP比特串1050中提取STOP信号的上升沿，其中，START信号的上升沿对应于START比特串1040中的由比特“0”跳变至比特“1”的比特位Bit1，STOP信号的上升沿对应于STOP比特串1050中的由比特“0”跳变至比特“1”的比特位Bit2。接下来，FPGA芯片150可基于START信号的上升沿与STOP信号的上升沿之间的比特位的计数以及时钟信号的周期来计算和采集START信号与STOP信号之间的时间间隔。
应当理解，在存在多个STOP信号的情况下，也可采用同样的方式使用FPGA芯片来计算和采集START信号与各个STOP信号之间的时间间隔。
再次返回至图1，在图1示出的时间采集装置中，FPGA芯片150可经由FPGA芯片150的收发器（未示出）接收时钟信号、START信号和STOP信号。
另外，在图1示出的时间采集装置中，还可包括电平转换电路（未示出），电平转换电路可调整时钟信号、START信号和STOP信号的电平，以与FPGA芯片150的收发器接收的电脉冲信号的电平匹配。
另外，图1示出的时间采集装置可设置在量子通信系统的接收端（即，Bob端），这样可使得量子通信系统在无需使用TDC模块的情况下实现对量子通信系统中的光子到达信号的时间测量。
使用本实用新型提供的时间采集装置，不仅能够省去量子通信系统中针对外部TDC模块所使用的硬件电路和芯片，提升设备的集成化和小型化，而且还能够满足量子通信系统的高速运行要求。
尽管已参照优选实施例表示和描述了本申请，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。
Claims (4)
1.一种用于量子通信系统的时间采集装置，其特征在于，所述时间采集装置包括：
同步光探测单元，用于将接收到的同步光转换为与所述同步光对应的电脉冲信号；
同步扇出单元，用于从与所述同步光对应的电脉冲信号中扇出相同的两路电脉冲信号；
锁相环，用于对两路电脉冲信号中的一路电脉冲信号进行锁相和倍频，以产生用于量子通信系统的时钟信号以及用于单光子探测器的门控信号；
一个或多个单光子探测器，用于根据所述门控信号来探测接收到的信号光，以将所述信号光转换为与所述信号光对应的电脉冲信号；以及
FPGA芯片，用于将两路电脉冲信号中的另一路电脉冲信号接收为START信号，将与所述信号光对应的电脉冲信号接收为STOP信号，并且通过所述时钟信号来采集所述START信号与所述STOP信号之间的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的时间采集装置，其特征在于，所述FPGA芯片经由所述FPGA芯片的收发器接收所述时钟信号、所述START信号和所述STOP信号。
3.根据权利要求2所述的时间采集装置，其特征在于，所述时间采集装置还包括：
电平转换电路，用于调整所述时钟信号、所述START信号和所述STOP信号的电平，以与所述FPGA芯片的收发器接收的电脉冲信号的电平匹配。
4.根据权利要求1所述的时间采集装置，其特征在于，所述时间采集装置设置在量子通信系统的接收端。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202122519125.3U CN214756366U (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 用于量子通信系统的时间采集装置 |
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Cited By (2)
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| WO2023061071A1 (zh) * | 2021-10-15 | 2023-04-20 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 用于测量时间的方法和装置 |
| CN116470966A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-21 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 用于提取光信号的方法、装置和可编程控制器 |
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2021
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| CN116470966A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-21 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 用于提取光信号的方法、装置和可编程控制器 |
| CN116470966B (zh) * | 2023-06-20 | 2023-10-03 | 国开启科量子技术(北京)有限公司 | 用于提取光信号的方法、装置和可编程控制器 |
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