[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

说明书

本发明提供了一种量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统及其控制方法，该系统包括同步时钟源部分、延时和放大电路部分和反馈稳压电路部分，其中同步时钟源部分产生一路占空比可调的方波调制信号和一路占空比为50％的同步信号，其中占空比可调的方波调制信号用于激光器的直接调制，同步信号用于电光强度调制器模块的外调。本发明既能提供高消光比的符合连续变量量子通信的脉冲激光源，又经济可靠，简单易行。

技术领域

本发明涉及一种高消光比脉冲激光控制系统及其控制方法，具体地，涉及一种量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统及其控制方法。

背景技术

随着计算机信息技术的快速发展以及密码破译手段、病毒多方式入侵等日趋严峻性，信息技术对信息安全的要求日益增加。近些年来，由于量子物理具有的不确定性原理和不可克隆性等特性，利用量子来进行密钥分发引起了研究人员的广泛关注。

量子密钥分发技术主要包括离散变量量子密钥分发和连续变量量子密钥分发。离散变量量子密钥分发研究起步较早也较为成熟。连续变量量子密钥分发起步较晚但相对于离散变量量子密钥分发来讲，它的密钥率更高。连续变量量子密钥分发协议一般采用量子光和本振光的时分复用、偏分复用，在接收端利用本振和量子光产生相干干涉，并通过检测器输出电信号进行检测。在连续变量量子密钥分发中，脉冲激光器的输出至关重要，量子光和本振光的隔离度要尽量的大，一般要达到60-80db，而且脉冲激光的占空比要可调，一般在10％-30％之间，这样才能保证量子光和本振光在光纤链路上进行可靠的偏分复用、时分复用，以达到良好的传输效果。传统的脉冲激光器输出的脉冲激光隔离度不够大，一般在30db左右，而纯粹的外调制则先使用

连续光激光器产生连续光，再通过多个外调制器切脉冲产生脉冲激光，方案复杂且成本高昂。相比之下，本发明既能提供高消光比的符合连续变量量子通信的脉冲激光源，又经济可靠，简单易行，为高消光比的脉冲激光器提供了一种新的思路。

发明内容

针对现在的脉冲激光器的消光比低，以及部分外调制脉冲激光器产生方案复杂且成本高昂的缺陷，本发明提供了一种量子通信中的高消光比脉冲激光控制系统及其控制方法。

根据本发明的一个方面，提供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；