[实用新型]卫星量子通信的动态偏振补偿控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及卫星量子通信的动态偏振补偿控制装置，属于卫星量子通信的偏振跟踪技术领域。

背景技术

偏振跟踪是卫星量子通信中的关键技术之一。在偏振编码卫星量子通信中，发射机和接收机需要具有共同的偏振基准，这样才能完成量子通信协议。但是，由于发射机或接收机处于太空中，两者具有共同的偏振基准难以得到保证。而且，当发射机和接收机进入闭环锁定跟踪状态之后，由于卫星动力学过程，发射机和接收机沿其共同中心连线有可能发生相对旋转，使得偏振基准发生改变。为了实现量子通信协议，需要对偏振基准进行补偿即偏振跟踪(Polarization Tracking)。

Nordholt等人针对星地量子密钥分配首先提出了偏振跟踪思想。偏振零方向由来自于发射机或接收机的信标进行定义，通过旋转地面站的半波片进行补偿。Ma等人发展了这一思想，建立了基于半波片的偏振跟踪理论模型。Zhang等人进行了自由空间量子密钥分配实验，验证了Ma等人提出的偏振跟踪原理。近来，Toyoshima等人也提出了偏振基跟踪方案并进行了自由空间量子密钥分配实验。

现有偏振补偿装置均存在结构复杂，造价较高的缺陷。

发明内容

本实用新型是为了解决现有偏振补偿装置的结构复杂的问题，提供了一种卫星量子通信的动态偏振补偿控制装置。

本实用新型所述卫星量子通信的动态偏振补偿控制装置，它包括动态偏振模拟发射端和动态偏振接收补偿端，它还包括CCD图像传感器、Matlab图像处理器、单片机、步进电机和齿轮机构，

CCD图像传感器用于采集动态偏振模拟发射端信标光的偏振态数据信号，CCD图像传感器的偏振态采样信号输出端连接Matlab图像处理器的采样信号输入端，Matlab图像处理器的相对偏振偏差信号输出端连接单片机的相对偏振偏差信号输入端，单片机的控制信号输出端连接步进电机的控制信号输入端，步进电机的动力输出轴通过齿轮机构带动动态偏振接收补偿端的半波片旋转。

它还包括键盘和显示器，

键盘的信号输出端连接单片机的控制信号输入端，单片机的显示信号输出端连接显示器的显示信号输入端。

所述齿轮机构中的齿轮为树脂齿轮。

它还包括直流电源，

直流电源用于为单片机提供工作电源。

本实用新型的优点：本实用新型采用CCD图像传感器进行数据采集，利用Matlab图像处理器对实时采集的光斑图片进行处理，获得动态偏振模拟发射端和动态偏振接收补偿端的轴向相对偏振偏差，再通过单片机控制半波片轴向旋转，以达到偏振跟踪与补偿的动态实现。具有结构简单、性能稳定及运行可靠的优点。

本实用新型的实现成本低，用户使用便捷。

附图说明

图1是本实用新型所述卫星量子通信的动态偏振补偿控制装置的结构框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述卫星量子通信的动态偏振补偿控制装置，它包括动态偏振模拟发射端1和动态偏振接收补偿端2，它还包括CCD图像传感器3、Matlab图像处理器4、单片机5、步进电机6和齿轮机构7，

CCD图像传感器3用于采集动态偏振模拟发射端1信标光的偏振态数据信号，CCD图像传感器3的偏振态采样信号输出端连接Matlab图像处理器4的采样信号输入端，Matlab图像处理器4的相对偏振偏差信号输出端连接单片机5的相对偏振偏差信号输入端，单片机5的控制信号输出端连接步进电机6的控制信号输入端，步进电机6的动力输出轴通过齿轮机构7带动动态偏振接收补偿端2的半波片旋转。

本实施方式以单片机5为核心，单片机5通过控制步进电机6的旋转角度和旋转速度，调节半波片旋转。

单片机5采用8051单片机。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，本实施方式还包括键盘8和显示器9，

键盘8的信号输出端连接单片机5的控制信号输入端，单片机5的显示信号输出端连接显示器9的显示信号输入端。

显示器9采用12864液晶显示屏。

本实施方式中单片机5识别键盘8的输入信号，并在显示器9上显示。

具体实施方式三：本实施方式为对实施方式一或二的进一步说明，本实施方式所述齿轮机构7中的齿轮为树脂齿轮。

本实施方式中采用树脂齿轮是为了不损伤光学元件，并能够减少功耗。