[发明专利]用于量子通信系统的基矢自动调节装置及调节方法

权利要求书

1.一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置，它包括旋转电机组件（1）、半波片（2）、电机控制器（3）、实时控制器（4）和量子通信系统（5）中的旋转变压器（5-1），其特征在于：

所述的旋转电机组件（1）由旋转电机、光电编码器和半波片安装基座组成，半波片安装基座通过蜗杆—蜗轮传动副与旋转电机连接，负责测量旋转电机组件旋转位置的光电编码器安装在旋转电机上，其精度达到0.1度，旋转电机采用可控的直流电机或者步进电机，反应速度优于0.3秒，旋转电机通过蜗杆—蜗轮传动副带动半波片安装基座旋转，半波片安装基座的旋转精度为0.1度；

所述的旋转变压器（5-1）是两个旋转变压器，分别安装在量子通信系统（5）中望远镜的俯仰轴和水平轴上，用于读取望远镜水平方位角和俯仰角数据，其精度为0.1度；

旋转电机组件（1）安装在量子通信系统（5）中望远镜的后光路中，半波片（2）安装在旋转电机组件（1）中的半波片安装基座上，电机控制器（3）通过数据线连接到旋转电机组件上以便于读取光电编码器数据和控制旋转电机，实时控制器（4）通过一根数据线连接旋转变压器（5-1）读取望远镜空间角数据，通过另外一根数据线连接电机控制器（3）来向电机控制器发送控制信号；

实时控制器（4）通过旋转变压器（5-1）实时读取望远镜的位置；再根据算法计算出信号光偏转的角度以及半波片需要旋转的角度，生成控制信号发送给电机控制器（3），旋转电机组件（1）通过光电编码器测得半波片（2）的旋转位置，电机控制器（3）收到控制信号后根据光电编码器测得的半波片位置，控制电机将半波片（2）旋转到适当位置，将信号光旋转到恰当的偏振状态，以便于量子通信系统（5）能通过基矢正确检测出量子光的偏振信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于量子通信系统的基矢自动调节装置，其特征在于：所述的实时控制器（4）采用电脑或者具有浮点运算功能的可编程器件。

3.一种基于权利要求1所述装置的量子通信系统的基矢自动调节方法，其特征在于包括以下步骤：

1）根据检测量子光偏振态以及望远镜镜筒空间角的变化最大速度设定实时控制器（4）的控制时间间隔t，每隔时间t实时控制器就会向旋转变压器（5-1）发送一条指令，读取旋转变压器（5-1）的数据；

2）旋转臂电机通过调整望远镜来实时捕捉信号光，当偏振角为                                                的信号光进入望远镜后，如果望远镜的俯仰角a和水平旋转角b不为零，反射到后光路的信号光偏振方向与基矢的X轴夹角就会变为+a+b，望远镜的俯仰角a和水平旋转角b可以通过旋转变压器（5-1）反馈给实时控制器（4）；

3）实时控制器（4）通过旋转变压器（5-1）分别读取到望远镜的俯仰角a以及望远镜的水平方位角b，通过信号光偏振角旋转叠加原理计算出信号光偏振角为+a+b，并根据半波片旋光特性计算出半波片需要旋转的角度，从而生成控制信号，并把控制信号发送给电机控制器（3）；

4）电机控制器（3）接收到控制信号，启动旋转电机组件（1）中的旋转电机旋转半波片（2），并不断的通过光电编码器测量半波片的角度，当半波片旋转到快轴方向与基矢X轴夹角为时便停止旋转，等待实时控制器（4）的下一条指令；

5）反射到后光路的信号光偏振角为+a+b，信号光到达量子接收器之前会先透射过半波片（2），由于半波片的旋光特性，信号光的偏振角会变为-；

6）量子接收器接收到信号光，以预设的基矢为标准检测出量子光的偏振角为-，并将该角度取反便得到入射光的偏振角度，以此便完成了量子通信系统的基矢自动调节，使偏振状态改变了的信号光能够最终被正确的检测出来。