CN217607816U - 一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，包括发送端和接收端；发送端包含多路并行的激光脉冲信号调制器，每路激光脉冲信号调制器分别通过激光器发送单光子，激光器出射对准一偏振合束器，偏振合束器通过激光准直系统发射光信号。本实用新型能有效实现单光子通信，信息编码在光波的光强和相位上难以被直接读出，却可以使用少量光子数以高可信度恢复光子的偏振信息；可将信号接收装置灵敏度提升到10光子量级从而延长通信距离和增大通信带宽；由于信号编码在飞行光子的偏振自由度，信号传输具有隐蔽性；由于采用激光光子作为通信媒介，相对微波通信抗干扰能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统。
背景技术
传统激光通信例如光纤通信具有通信速率极高，节能等优点。然而基于激光的无线通信系统发展不多。随着探测器件对光波的敏感度越来越高，目前已经在可见光、近红外和中红外出现单光子敏感度的探测器。例如基于InCaAs的单光子雪崩探测器SPAD.SPAD刷新频率高，体积小巧，技术成熟，可将单光子级别的信号通过雪崩放大效应读出为电信号。现有技术中，目前光信号通信的技术方案主要集中在光波通信，缺乏针对被探测光波敏感度进入光子数级别，适合使用少光子偏振无线通信方案。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，该高带宽长距离少光子偏振无线通信系统能有效实现单光子通信，信息编码在光波的光强和相位上难以被直接读出，却可以使用少量光子数以高可信度恢复光子的偏振信息。
本实用新型通过以下技术方案得以实现。
本实用新型提供的一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，包括发送端和接收端；发送端包含多路并行的激光脉冲信号调制器，每路激光脉冲信号调制器分别通过激光器发送单光子，激光器出射对准一偏振合束器，偏振合束器通过激光准直系统发射光信号；接收端由单光子探测器多路并行接入信号存储分析模块构成，单光子探测器数量不少于激光脉冲信号调制器；激光脉冲信号调制器为2～12路。
所述单光子探测器的接收端前级有偏振片。
所述激光器出射端有偏振片，偏振片数量和激光器数量一致且一一对应。
所述激光脉冲信号调制器和单光子探测器均为两路。
所述偏振合束器为光脉冲利用马赫-泽德干涉仪或者保偏2合1光纤合束器。
所述激光器为脉冲激光器。
所述偏振片的偏振方向均不相同。
所述单光子探测器的接收端前级和激光器出射端均分别有偏振片，单光子探测器的接收端前级的偏振片和激光器出射端的偏振片数量一致且成对一一对应，每对偏振片的方向一致。
本实用新型的有益效果在于：能有效实现单光子通信，信息编码在光波的光强和相位上难以被直接读出，却可以使用少量光子数以高可信度恢复光子的偏振信息；可将信号接收装置灵敏度提升到10光子量级从而延长通信距离和增大通信带宽；由于信号编码在飞行光子的偏振自由度，信号传输具有隐蔽性；由于采用激光光子作为通信媒介，相对微波通信抗干扰能力强。
附图说明
图1是本实用新型至少一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
如图1所示的一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，包括发送端和接收端；发送端包含多路并行的激光脉冲信号调制器，每路激光脉冲信号调制器分别通过激光器发送单光子，激光器出射对准一偏振合束器，偏振合束器通过激光准直系统发射光信号；接收端由单光子探测器多路并行接入信号存储分析模块构成，单光子探测器数量不少于激光脉冲信号调制器；激光脉冲信号调制器为2～12路。
实施例2
基于实施例1，所述单光子探测器的接收端前级有偏振片。
实施例3
基于实施例1，所述激光器出射端有偏振片，偏振片数量和激光器数量一致且一一对应。
实施例4
基于实施例1，所述激光脉冲信号调制器和单光子探测器均为两路。
实施例5
基于实施例1，所述偏振合束器为光脉冲利用马赫-泽德干涉仪或者保偏2合1光纤合束器。
实施例6
基于实施例1，所述激光器为脉冲激光器。
实施例7
基于实施例3，所述偏振片的偏振方向均不相同。
实施例8
基于实施例1，所述单光子探测器的接收端前级和激光器出射端均分别有偏振片，单光子探测器的接收端前级的偏振片和激光器出射端的偏振片数量一致且成对一一对应，每对偏振片的方向一致。
实施例9
基于上述实施例，将信号编码在激光光子偏振自由度中，向远处单光子探测器I和II发射调制了偏振的光子。单光子探测器I和II在收到偏振光子后，将编码在光子偏振自由度的信号转化为电信号并解算出来，利用单光子探测器SPAD的驱动电路将电信号进一步放大读出，进入信号存储与处理模块。将信号编码在光子偏振自由度的原因在于，对于光子数灵敏度的探测，单光子探测器难以直接恢复光波的光强和相位信息，所以将信息编码在光波的光强和相位上难以被直接读出，却可以使用少量光子数以高可信度恢复光子的偏振信息。从而实现利用偏振控制器、偏振合束器、偏振片和单光子探测器I和II实现少光子偏振无线通信。该通信系统可将信号接收装置灵敏度提升到10光子量级从而延长通信距离和增大通信带宽。由于信号编码在飞行光子的偏振自由度，信号传输具有隐蔽性。由于采用激光光子作为通信媒介，相对微波通信抗干扰能力强。
光子具有相对独立的两个偏振自由度，x方向偏振与y方向偏振。这里我们可以采用两个独立的脉冲激光器，这两个脉冲激光器对应具有两个独立的信号发生器。需要将两个脉冲激光器做成脉冲时间尺度上的同步和相位相干。利用偏振片使脉冲激光器I输出x方向偏振基准光脉冲，使脉冲激光器II输出y方向偏振信号光脉冲。将激光器I和激光器II输出的光脉冲利用马赫-泽德干涉仪或者保偏2合1光纤合束器构成的偏振合束器进行2合1合束。
Claims (8)
1.一种高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：包括发送端和接收端；发送端包含多路并行的激光脉冲信号调制器，每路激光脉冲信号调制器分别通过激光器发送单光子，激光器出射对准一偏振合束器，偏振合束器通过激光准直系统发射光信号；接收端由单光子探测器多路并行接入信号存储分析模块构成，单光子探测器数量不少于激光脉冲信号调制器；激光脉冲信号调制器为2～12路。
2.如权利要求1所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述单光子探测器的接收端前级有偏振片。
3.如权利要求1所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述激光器出射端有偏振片，偏振片数量和激光器数量一致且一一对应。
4.如权利要求1所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述激光脉冲信号调制器和单光子探测器均为两路。
5.如权利要求1所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述偏振合束器为光脉冲利用马赫-泽德干涉仪或者保偏2合1光纤合束器。
6.如权利要求1所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述激光器为脉冲激光器。
7.如权利要求3所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述偏振片的偏振方向均不相同。
8.如权利要求1所述的高带宽长距离少光子偏振无线通信系统，其特征在于：所述单光子探测器的接收端前级和激光器出射端均分别有偏振片，单光子探测器的接收端前级的偏振片和激光器出射端的偏振片数量一致且成对一一对应，每对偏振片的方向一致。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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2022
- 2022-07-14 CN CN202221825570.0U patent/CN217607816U/zh active Active
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