[发明专利]快速锁定电光强度调制器最小偏置点的系统及方法

说明书

本发明公开了一种快速锁定电光强度调制器最小偏置点的系统及方法。本发明方法利用电光强度调制器通过周期性调制单光子信号分布概率并同频率解调相应的TTL信号，得到与传输曲线对应的误差信号，使用误差信号连续调谐偏置电压实时锁定传输曲线的最小偏置点，获得了长时间高消光比单光子脉冲输出。本发明解决了无法在单光子强度直接锁定电光强度调制器最小偏置点的问题。本发明设计合理，锁定系统简单、锁定精度高、稳定性高，能够应用于量子通信、光学传感等领域。

技术领域

本发明涉及量子通信、光学传感等技术领域，具体为一种快速锁定电光强度调制器最小偏置点的系统及方法，使用电光强度调制器通过周期性调制单光子信号分布概率并同频率解调相应的TTL信号，利用误差信号连续调谐偏置电压实时锁定最小偏置点，获得了长时间高消光比单光子脉冲输出。

背景技术

高消光比单光子脉冲在量子通信、光学传感等领域有重要的应用，在量子通信领域，单光子脉冲的消光比越高，则干涉可视度越高，相应的通信误码率越低，在光学传感领域，单光子脉冲的消光比越高，则测量误差越小，相应的测量准确度越高，因此如何获得高消光比单光子脉冲受到人们的广泛关注。电光强度调制器是基于晶体电光效应实现激光强度调制的器件，通常将电光强度调制器的偏置点设定在传输最小点，在射频端加载电脉冲信号即可将输入的连续单光子信号调制为高消光比单光子脉冲。但是，由于外部机械振动、环境温度变化、仪器老化等因素引起偏置点发生漂移。此时，脉冲光基底会分走一部分能量，导致单光子脉冲的消光比下降，因此需要锁定电光强度调制器的最小偏置点从而输出高消光比单光子脉冲。传统锁定方法都是基于经典强光进行锁定，不能在单光子强度直接进行锁定。

发明内容

为了解决现有技术不能在单光子强度直接锁定电光强度调制器最小偏置点的问题，本发明目的是提供一种快速锁定电光强度调制器最小偏置点的系统及方法，可以在单光子强度自动实时锁定最小偏置点，从而输出长时间高消光比单光子脉冲，锁定系统简单、锁定精度高、稳定性高。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种快速锁定电光强度调制器最小偏置点的系统，包括激光器、衰减器、电光强度调制器、光纤耦合器、单光子探测器、锁相放大器、信号发生器、第一加法器、模拟比例积分微分控制器、第二加法器、数字延时脉冲发生器。

所述激光器输出线偏振激光信号经过衰减器后进入电光强度调制器，所述电光强度调制器的输出端与光纤耦合器的输入端相连，所述光纤耦合器的第一输出端作为信号输出端（用于科学研究），所述光纤耦合器的第二输出端与单光子探测器的输入端相连，所述单光子探测器的输出端与锁相放大器的输入端相连，所述锁相放大器的输出端与模拟比例积分微分控制器的输入端相连，所述信号发生器的输出端与第一加法器的第一输入端相连，所述模拟比例积分微分控制器的输出端与第一加法器的第二输入端相连，所述第一加法器的输出端与电光强度调制器的偏置端相连，所述锁相放大器的调制输出端与第二加法器的第一输入端相连，所述数字延时脉冲发生器的第一输出端与第二加法器的第二输入端相连，所述第二加法器的输出端与电光强度调制器的射频端相连，所述数字延时脉冲发生器的第二输出端与单光子探测器的触发端相连。

利用上述系统进行快速锁定电光强度调制器最小偏置点的方法，如下：

激光器输出沿保偏光纤慢轴传输的线偏振激光信号，激光信号进入衰减器降低强度到单光子量级，之后单光子信号沿保偏光纤慢轴传输进入电光强度调制器进行调制。