RU2796653C1 - Устройство передачи квантового и информационных каналов в одном оптическом волокне - Google Patents
Устройство передачи квантового и информационных каналов в одном оптическом волокне Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796653C1 RU2796653C1 RU2022122226A RU2022122226A RU2796653C1 RU 2796653 C1 RU2796653 C1 RU 2796653C1 RU 2022122226 A RU2022122226 A RU 2022122226A RU 2022122226 A RU2022122226 A RU 2022122226A RU 2796653 C1 RU2796653 C1 RU 2796653C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quantum
- demultiplexer
- channel
- multiplexer
- information channels
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к оптической технике, а именно к устройствам фотонной квантовой связи. Техническим результатом является снижение влияния шумов при совместном распространении квантового и классического сигнала, снижение влияния нелинейных эффектов на совместное распространение классических и квантовых сигналов и, как следствие, увеличение пропускной способности квантового канала. Упомянутый технический результат достигается за счет совместного использования технологий плотного и грубого частотного уплотнения, передачи квантового канала на длине волны 1310±10 нм, а также комбинации использования в блоке отправителя управляемого аттенюатора и использования в блоке получателя оптического усилителя. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к оптической технике, а именно к устройствам фотонной квантовой связи.
Известно устройство квантовой рассылки ключа на боковых частотах, устойчивое к поляризационным искажениям сигнала в волоконно-оптических линиях связи [Патент RU 2747164 С1; 12.11.2019; МКИ: Н04В 9/08]. Недостатком представленного устройства является использование отдельно квантового и открытого канала для связи между блоками отправителя и получателя.
Известно устройство передачи квантовых и информационных каналов, работающее с использованием технологий плотного частотного мультиплексирования - DWDM [Заявка WO2020140849 A1; 31.12.2018; МКИ: Н04В 10/70]. В данном устройстве длина волны квантового канала помещена в С-диапазон длин волн (1535 нм - 1565 нм). Описываются известные виды шумов, присутствующих в подобных устройствах. В частности, рамановский шум и шум четырехволнового смешения. Для их контроля предлагается использовать, в том числе, неэквидистантные длины волн информационных каналов и аттенюаторы на стороне передатчика. Представленное устройство обладает следующими недостатками: высокий уровень влияния шума рамановского рассеяния, наведенного информационными каналами, а также служебным каналом и каналом синхронизации, на сигнал квантового канала, высокий уровень шума четырехволнового смешения.
Известны устройство передачи квантовых и классических сигналов по оптической сети [Патент US 7,248,695 В1; 24.07.2007; МКИ: H04K 1/00, H04L 9/00] и устройство совмещения оптического служебного канала и квантового канала [Патент US 7,809,268 В2; 05.10.2010; МКИ: H04J 14/02], в обоих устройствах используется технология плотного частотного мультиплексирования - DWDM и усилители на сторонах отправителя и получателя. Недостатком данных устройств является наличие шума из-за усиления спонтанного излучения в канале.
Предлагаемое изобретение является устройством, обеспечивающим распространение однонаправленных каналов квантового распределения ключа совместно с информационными каналами с частотным уплотнением в одном оптическом волокне.
Особенностями данного устройства являются совместное использование технологий плотного и грубого частотного уплотнения и передача однонаправленного квантового канала на длине волны 1310±10 нм, что позволяет существенным образом снизить влияние шума рамановского рассеяния, наведенного информационными каналами, а также служебным каналом и каналом синхронизации. Помимо этого, предлагаемое устройство содержит управляемый аттенюатор на стороне отправителя и оптический усилитель на стороне получателя. В отличие от устройства, представленного в [Заявка WO2020140849 A1; 31.12.2018; МКИ: Н04В 10/70], совместное использование управляемого аттенюатора и усилителя позволяет осуществить дополнительное снижение мощности информационных каналов и влечет за собой дополнительное снижение Рамановского шума и шума линейных перекрестных помех.
Техническая реализация блоков квантового распределения ключа отправителя и получателя остается неизменной, за исключением выбора длины волны источника излучения устройства (1310±10 нм). В то время как подход к организации каналов связи между блоками отправителя и получателя переработан.
В упрощенном виде работа устройства описывается следующим образом:
- отправитель осуществляет отправку квантовых сигналов через квантовый канал из блока квантового распределения ключа отправителя;
- однонаправленные сигналы из классических информационных каналов мультиплексируются при помощи DWDM-мультиплексора, затем ослабляются при помощи аттенюатора и после CWDM-мультиплексирования с квантовыми каналами от блока квантового распределения ключа отправителя поступают на канал связи;
- получатель на принимающей стороне при помощи CWDM-демультиплексора разделяет сигнал на квантовый и классический, квантовый сигнал поступает в блок квантового распределения ключа получателя;
- классический канал усиливается при помощи усилителя, затем сигналы демультиплексируются при помощи DWDM-демультиплексора и распределяются по информационным каналам.
Заявленное устройство делится на блок отправителя и блок получателя, соединенные волоконно-оптическим каналом связи. Блок отправителя содержит блок квантового распределения ключа отправителя, квантовый канал, информационные каналы, DWDM-мультиплексор, CWDM-мультиплексор и аттенюатор. Блок квантового распределения ключа отправителя посредством квантового канала соединен с одним из входных портов CWDM-мультиплексора. В свою очередь информационные каналы, данные в которых могут быть зашифрованы при помощи квантового распределения ключа, подключены к входным портам DWDM-мультиплексора, который соединен с управляемым аттенюатором, соединенным со вторым из входных портов CWDM-мультиплексора.
Выходной порт CWDM-мультиплексора подключен к каналу связи между блоками отправителя и получателя.
Блок получателя содержит блок квантового распределения ключа получателя, квантовый канал, информационные каналы, DWDM-демультиплексор, CWDM-демультиплексор, компенсатор дисперсии и усилитель. Подключенный к каналу связи CWDM-демультиплексор соединен с блоком квантового распределения ключа получателя посредством квантового канала, квантовый сигнал на который поступает с одного из выходных портов CWDM-демультиплексора. Классический сигнал со второго выходного порта CWDM-демультиплексора поступает на последовательно соединенные компенсатор дисперсии, усилитель, DWDM-демультиплексор. Сигналы с выходных портов DWDM-демультиплексора поступают на информационные каналы.
Описания заявленного устройства подаются в пояснительной форме и направлены на объяснение основных принципов работы изобретения и уточнение его отличий от ранее заявленных подобных изобретений. Фиг. 1 иллюстрирует функциональную схему заявленного устройства.
Изобретение реализует распространение каналов квантового распределения ключа совместно с однонаправленными информационными каналами с частотным уплотнением в одном оптическом волокне. Устройство разработано таким образом, что может быть собрано из стандартного телекоммуникационного оборудования. Ниже рассматривается оптическая схема устройства.
Как показано на Фиг. 1, заявляемое устройство состоит из блока отправителя битовой последовательности и блока получателя, соединенных при помощи волоконно-оптического канала связи, по которому совместно передаются классические и квантовые сигналы.
В блоке отправителя из блока квантового распределения ключа отправителя (1) квантовый сигнал на длине волны 1310±10 нм по квантовому каналу (2) поступает на один из входных портов CWDM-мультиплексора (3). Однонаправленные информационные каналы (4) в блоке отправителя, которые могут быть зашифрованы при помощи квантового распределения ключа, поступают на входные порты DWDM-мультиплексора (5). Сигнал из выходного порта DWDM-мультиплексора (5) подается на управляемый аттенюатор (б), соединенный при помощи классического канала (7) со вторым входным портом CWDM-мультиплексора (3). Сигнал из выходного порта CWDM-мультиплексора (3) поступает в волоконно-оптический канал связи (8) между блоками отправителя и получателя, в котором реализуется совместная передача классических и квантовых сигналов. Далее сигнал из волоконно-оптического канала связи (8) поступает на входной порт CWDM-демультиплексора (9), в котором происходит разделение излучения в зависимости от длины волны: квантовое излучение на длине волны 1310±10 нм с одного из выходных портов CWDM-демультиплексора (9) поступает по квантовому каналу (10) в блок квантового распределения ключа получателя (11), классическое излучение со второго выходного порта CWDM-демультиплексора (9) поступает по классическому каналу (12) на компенсатор дисперсии (13), подключенный к усилителю (14), сигнал из которого подается на входной порт DWDM-демультиплексора (15). Излучение из выходных портов DWDM-демультиплексора (15) подается на информационные каналы (16).
Преимуществами устройства являются совместное использование технологий плотного и грубого частотного уплотнения и передача квантового канала на длине волны 1310±10 нм, что снижает влияние шумов при совместном распространении квантового и классического сигнала, а также комбинация использования в блоке отправителя управляемого аттенюатора и использования в блоке получателя оптического усилителя, что позволяет существенно понизить мощность классического сигнала на стороне отправителя, что приводит к снижению влияния нелинейных эффектов на совместное распространение классических и квантовых сигналов и, как следствие, к увеличению пропускной способности квантового канала.
Claims (1)
- Устройство передачи квантового и информационных каналов в одном оптическом волокне, содержащее блок отправителя, включающий в себя блок квантового распределения ключа отправителя, соединенный квантовым каналом с первым входным портом мультиплексора, информационные каналы, соединенные с входными портами мультиплексора с плотным разделением длин волн (DWDM), выходной порт которого через аттенюатор подключен к второму входному порту мультиплексора, выходной порт которого подключен к волоконно-оптическому каналу связи; а также блок получателя, состоящий из подключенного к волоконно-оптическому каналу связи демультиплексора, один из выходных портов которого соединен с блоком квантового распределения ключа получателя посредством квантового канала, отличающееся тем, что мультиплексор и демультиплексор выполнены соответственно в виде мультиплексора с разреженным спектральным разделением каналов (CWDM) и демультиплексора с разреженным спектральным разделением каналов (CWDM), а между другим выходным портом CWDM-демультиплексора и входным портом DWDM-демультиплексора введены последовательно соединенные компенсатор дисперсии и усилитель, сигналы с выходных портов DWDM-демультиплексора поступают на информационные каналы, при этом сигнал по квантовому каналу передается на длине волны 1310±10 нм.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2796653C1 true RU2796653C1 (ru) | 2023-05-29 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2193792C2 (ru) * | 1998-07-10 | 2002-11-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ компенсации дисперсии мод поляризации и компенсатор дисперсии мод поляризации |
| US7248695B1 (en) * | 2006-02-10 | 2007-07-24 | Magiq Technologies, Inc. | Systems and methods for transmitting quantum and classical signals over an optical network |
| US7809268B2 (en) * | 2006-03-13 | 2010-10-05 | Cisco Technology, Inc. | Integrated optical service channel and quantum key distribution channel |
| RU2521045C1 (ru) * | 2012-12-27 | 2014-06-27 | Сергей Николаевич Сергеев | Способ организации дуплексных каналов связи в одном волокне с использованием оптических сигналов работающих во встречных направлениях и имеющих одинаковую несущую длину волны с контролем уровня обратных отражений |
| RU2537965C2 (ru) * | 2013-04-25 | 2015-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт связи" (ФГУП ЦНИИС) | Широкополосная пассивная оптическая сеть с волновым разделением |
| RU2670570C1 (ru) * | 2017-07-12 | 2018-10-23 | Валерий Николаевич Земеров | Способ контроля состояния длинномерного объекта и устройство для его осуществления |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2193792C2 (ru) * | 1998-07-10 | 2002-11-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ компенсации дисперсии мод поляризации и компенсатор дисперсии мод поляризации |
| US7248695B1 (en) * | 2006-02-10 | 2007-07-24 | Magiq Technologies, Inc. | Systems and methods for transmitting quantum and classical signals over an optical network |
| US7809268B2 (en) * | 2006-03-13 | 2010-10-05 | Cisco Technology, Inc. | Integrated optical service channel and quantum key distribution channel |
| RU2521045C1 (ru) * | 2012-12-27 | 2014-06-27 | Сергей Николаевич Сергеев | Способ организации дуплексных каналов связи в одном волокне с использованием оптических сигналов работающих во встречных направлениях и имеющих одинаковую несущую длину волны с контролем уровня обратных отражений |
| RU2537965C2 (ru) * | 2013-04-25 | 2015-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт связи" (ФГУП ЦНИИС) | Широкополосная пассивная оптическая сеть с волновым разделением |
| RU2670570C1 (ru) * | 2017-07-12 | 2018-10-23 | Валерий Николаевич Земеров | Способ контроля состояния длинномерного объекта и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7248695B1 (en) | Systems and methods for transmitting quantum and classical signals over an optical network | |
| JP4870169B2 (ja) | 光ネットワークを経由する中心端末及び複数のクライアント端末の間の光通信 | |
| JP4252219B2 (ja) | 光ノード装置及び該装置を備えたシステム | |
| US6597482B1 (en) | Multiplexing/demultiplexing apparatus for wavelength division multiplexed system and wavelength division multiplexed passive optical subscriber networks using the same apparatus | |
| KR100334432B1 (ko) | 하나의도파관열격자다중화기를이용한양방향애드/드롭광증폭기모듈 | |
| US7272316B2 (en) | Wavelength-division-multiplexed optical source and passive optical network system employing the same | |
| US20090317078A1 (en) | Optical transmission device and optical transmission method | |
| JP2002135212A (ja) | 双方向伝送可能な光波長分割多重伝送システム | |
| WO2011130995A1 (zh) | 光码分多址无源光网络系统、光分配网装置及光线路终端 | |
| US6377375B1 (en) | Optical wavelength division multiplexed signal amplifying repeater and optical communication transmission line with very large capacity | |
| JP3779691B2 (ja) | 広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器及びこれを採用した波長分割多重化光伝送システム | |
| JPH09116492A (ja) | 波長多重光増幅中継伝送方法およびその装置 | |
| WO2018193835A1 (ja) | 双方向光伝送システム及び双方向光伝送方法 | |
| JP2003283438A (ja) | 光伝送装置および光伝送方法 | |
| CN103001725A (zh) | 光通信网络中的噪声降低 | |
| US8195048B2 (en) | Optical transport system architecture for remote terminal connectivity | |
| KR20010034668A (ko) | Ｗｄｍ 전송 중계기, ｗｄｍ 전송 시스템, 및 ｗｄｍ 전송방법 | |
| JP2002164845A (ja) | 波長多重光送受信装置、波長多重光中継器、及び波長多重光通信システム | |
| RU2796653C1 (ru) | Устройство передачи квантового и информационных каналов в одном оптическом волокне | |
| EP0967752A2 (en) | WDM transmission system | |
| Simon et al. | Stimulated Raman scattering impairments induced by NGPON2 introduction in co-existing PONs | |
| JP2002051008A (ja) | 光伝送システム及び光送信装置 | |
| GB2345399A (en) | Wideband optical service channel for wavelength division multiplexed networks | |
| RU2806811C1 (ru) | Устройство квантовой рассылки ключа на боковых частотах с повышенной устойчивостью к шумам в волоконно-оптической линии связи | |
| JP3596403B2 (ja) | 光波長分割多重送信装置及び光波長分割多重受信装置及び光中継装置及び光波長分割多重伝送システム |