[发明专利]一种脉冲光相位随机性检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种脉冲光相位随机性检测装置与方法，所述装置包括干涉模块、探测采集模块和分析模块，所述干涉模块以与待测光源连接，将待测光源发出的相位随机的原始脉冲光信号分束为多束光信号，使所述多束光信号发生干涉以获取干涉光信号，其中，分束后的多束光信号中任意两束光信号的光程差△L＝nT，T为脉冲光信号周期，n为大于0的自然数；所述探测采集模块探测并采集所述干涉光信号，以获得预定时间段内干涉光信号的脉冲峰值幅值；所述分析模块统计每一峰值幅值在所述预定时间段内的出现概率，并基于峰值幅值及其出现概率生成峰值幅值‑概率曲线。通过本发明所述的装置和方法可以检测待测光源发出的脉冲光的相位随机性。

技术领域

本发明涉及保密通讯技术领域，特别地涉及一种脉冲光相位随机性检测装置及方法。

背景技术

在量子保密通讯领域，有别于传统的、对信息本身进行加密传输的保密通信系统，QKD(Quantum Key Distribution，量子密钥分发)系统是一种对信息物理层进行加密而实现保密通信的系统，即在通信过程中对携带信息的载体进行加密。

以光纤中量子密钥分发系统为例，QKD系统采用单光子脉冲作为载体，通过对单光子脉冲本身进行加密，从而将经典的0和1二进制比特信息传输出去。因而，QKD系统利用单光子脉冲的发送和接收设备来实现信息物理层加密的保密通信。在量子密钥分发过程中，任何针对密钥的窃听，都需要对单光子脉冲构成的量子态进行测量，但根据量子力学的不可克隆原理，任何测量都会改变量子态本身，造成高误码率，从而使窃听者被发现。

在QKD系统的发展过程中，人们做出了一步步的探索，先后出现了BB84协议、Ekert91协议、BBM92协议、诱骗态协议及测量设备无关的量子密钥分发协议(Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution，MDI-QKD)等。在实际的工程应用中，QKD系统的主流方式是基于诱骗态BB84协议实现量子保密通信，其中的光源是量子保密通信QKD系统中的重要组成部分。由于目前对理想单光子光源的制备条件不成熟，普遍采用经过衰减的弱相干脉冲光源作为量子通信中的光源。基于诱骗态BB84协议，要求脉冲光源的相位是随机的。目前脉冲光源的制备方式分为内调制方式和外调制方式。在理论上，前者得到脉冲光源的相位是随机性的，后者得到脉冲光源的相位是固定的，后者可以通过增加相位随机化模块以得到相位随机性的脉冲光源。无论采用哪一种制备方式，目前都没有对制备的结果进行检测的仪器和方法，因此设计一种方法和装置来检测脉冲光源的相位随机性在量子保密通信中至关重要。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种脉冲光相位随机性检测装置及方法，用以检测脉冲光源的相位随机性。

为了解决现有技术中的技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种脉冲光相位随机性检测装置，包括干涉模块、探测采集模块和分析模块，其中，所述干涉模块经配置以与待测光源连接，将待测光源发出的相位随机的原始脉冲光信号分束为多束光信号，使所述多束光信号发生干涉以获取干涉光信号，其中，分束后的多束光信号中任意两束光信号的光程差△L＝nT，T为脉冲光信号周期，n为大于0的自然数；所述探测采集模块经配置以探测并采集所述干涉光信号，以获得预定时间段内干涉光信号的脉冲峰值幅值；所述分析模块经配置以计算每一峰值幅值在所述预定时间段内的出现概率，并基于峰值幅值及其出现概率生成峰值幅值-概率曲线。

优选地，所述检测装置还包括主控模块，经配置以与探测采集模块和分析模块相连接，用于协调各个模块的工作以完成检测。

优选地，所述干涉模块为迈克尔逊干涉仪或AMZ干涉仪。

优选地，所述检测装置中还包括环形器或隔离器，经配置其第一接口连接待测光源，第二接口连接迈克尔逊干涉仪。

优选地，所述检测装置还包括输出模块，其与所述主控模块相连接，经配置以输出或/和显示获得的峰值幅值-概率曲线或检测数据。