[发明专利]量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统，其特征在于，包括：

同步时钟源模块，产生一路占空比可调的方波调制信号，经过去抖模块对时钟进行去抖处理，提高时钟输出的质量，然后经过时钟分发模块产生两路频率相同、占空比相同、相位相同的脉冲时钟信号；其中一路脉冲时钟信号经过激光器驱动电路模块用于激光器的直接调制，另一路脉冲时钟信号经过延时电路模块、RF放大电路模块用于电光强度调制器模块的外调制；

激光器驱动电路模块，是将脉冲调制信号放大至恒流脉冲信号以驱动激光器模块，实现激光器输出的脉冲激光信号光功率稳定；

延时电路模块，是使得作用于电光强度调制器模块的外调制信号同步调制经过电光强度调制器模块的激光脉冲信号；延时电路模块计算时钟分发部分输出时钟信号到激光器输出脉冲激光到达电光强度调制器模块的延时时间，再计算时钟分发部分输出时钟信号到达电光强度调制器模块的延时时间；

时钟分发模块，将同步时钟源部分输出的占空比可调脉冲信号，分发为两路频率、相同、占空比相同、相位相同的脉冲信号，一路接入激光器驱动电路直接调制激光器，另一路接入延时电路模块；

RF放大电路模块，是将脉冲调制信号放大至电光强度调制器模块的半波电压；

半导体制冷模块，根据激光器的参数，设置激光器工作的最优温度；

电光强度调制器模块，通过控制电光强度调制器模块的外调制信号，使其在激光脉冲通过时，同步调制电光强度调制器模块，直接调制消光比与电光强度调制器模块消光比累计可实现高达60～80dB消光比的脉冲激光信号，满足量子通信中时分偏振复用对于本振光与量子光的隔离要求；

反馈控制电路模块，通过分束器监控脉冲激光器的输出，并通过反馈控制算法将反馈量加载在偏置稳定模块上，通过偏置稳定模块输出可调的偏置电压，使得脉冲激光器可以稳定的输出；

电源模块，用于给系统里的各模块提供高精度、低纹波的直流电源；

人机交互模块，用于提供人机界面，实时反馈系统工作状态或根据需要动态调整脉冲激光器的相关参数；

偏置稳定模块，电光强度调制器模块的偏置点受温度影响会有飘移，电光强度调制器模块的正常工作需要实时跟踪偏置点的变化，电光强度调制器模块的输出激光信号经过99：1的光分束器，99％分支激光输出作为整个高消光比脉冲激光器的输出，1％的分支激光输出接入偏置稳定模块，偏置稳定模块监控脉冲激光器的输出并通过反馈控制算法将反馈量加载在电光强度调制器模块的偏置稳定模块上，实时跟踪电光强度调制器模块的偏置点，使得脉冲激光器稳定的输出。

2.根据权利要求1所述的量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统，其特征在于，所述激光器驱动电路模块与RF放大电路模块是将激光器直接调制信号与电光强度调制器模块外调制信号进行放大以便匹配激光器和电光强度调制器模块，而延时电路模块则使得电光强度调制器模块的外调制信号同步调制经过电光强度调制器模块的激光脉冲信号，这样脉冲激光信号经过直接方波调制后，再经过同步的外调制，产生高消光比的脉冲激光。

3.根据权利要求1所述的量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统，其特征在于，所述半导体制冷模块是保证激光器模块工作在恒定温度条件下，避免温度变化引起的激光发光功率变化。

4.一种量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统的控制方法，其特征在于，利用权利要求1至3中任一项所述的量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统，包括以下步骤：

步骤一，通过同步时钟源模块及时钟分发模块产生两路频率一致，相位相同，占空比相同的同步时钟源；

步骤二，激光器驱动电路模块与RF放大电路模块是将激光器直接调制信号与电光强度调制器模块外调制信号进行放大以便匹配激光器和电光强度调制器模块，而延时电路模块则使得电光强度调制器模块的外调制信号同步调制经过电光强度调制器的激光脉冲信号，这样脉冲激光信号经过直接方波调制后，再经过同步的外调制，产生高消光比的脉冲激光；

步骤三，半导体制冷器保证激光器工作在恒定的温度条件下，保证激光器稳定的输出；

步骤四，电源模块用于给系统里的各模块提供高精度、低纹波的直流电源，使得系统可以产生高质量的激光信号；

步骤五，人机交互模块用于提供人机界面，既可以实时反馈系统工作状态，也可以根据需要动态调整脉冲激光器的相关参数；

步骤六，反馈控制模块通过分束器监控脉冲激光器的输出，并通过反馈控制算法将反馈量加载在偏置稳定模块上，通过偏置稳定模块输出可调的偏置电压，使得脉冲激光器可以稳定的输出。