[发明专利]一种探测设备荧光泄漏量检测装置及方法

说明书

一种探测设备荧光泄漏量检测装置及方法，涉及量子保密通信领域，解决探测设备辐射荧光光子测量过程复杂、精度低问题；包括时间同步单元、可调脉冲光源、超导单光子探测单元、高精度TDC、数据处理单元、数据展示与输出单元、同步信号接口、被测探测设备光接口；时间同步单元与同步信号接口、可调脉冲光源以及高精度TDC连接，可调脉冲光源与被测探测设备光接口连接，超导单光子探测单元与被测探测设备光接口连接，超导单光子探测单元、高精度TDC、数据处理单元以及数据展示与输出单元连接；超导单光子探测单元测量荧光光子，无门控信号，无复杂延时对准，简化测量过程；可调脉冲光源触发被测探测设备，获取很高的荧光光子数量，提高信噪比和测量精度。

技术领域

本发明属于量子保密通信技术领域，具体涉及一种探测设备荧光泄漏量检测装置及方法。

背景技术

量子通信技术原理上可提供一种无条件安全的保密通信方式，是目前已知的一种可以抵抗量子计算机的保密通信方法。经过多年发展，量子通信技术逐渐成熟并走向市场。

虽然理论上量子通信的安全性可以证明，但是实际设备的物理特性并不完美，无法避免某些特征偏离理论要求，影响实际系统的安全性。侧信道造成的信息泄露是现实QKD设备最重要的安全威胁。基于雪崩光电二极管(APD)的单光子探测器(SPD)在探测到一个光子之后，有一定概率再发射一个光子，这称为探测器荧光辐射。该光子会进入光纤信道中传输。如果窃听者截取并测量该荧光光子信息，就能分析出被探测到的光子的信息。因此这种荧光辐射泄露了密钥相关信息，这与QKD设备安全性紧密相关。因此需要一种装置能够准确测量探测器辐射的荧光光子泄露的信息量，以准确评估QKD设备的安全性。

如图4所示，现有技术中，文献《Breakdown flash at telecom wavelengths inInGaAs avalanche photodiodes》(YICHENG SHI etc,20Nov,2017)中公开了一种测量荧光光子的方法，将两个InGaAs APD(雪崩光电二极管)连接在一起，相互测量对端探测器在产生暗计数时发射的荧光光子，测量结果输入示波器进行处理。

现有技术采用门控InGaAs单光子探测器测量荧光光子，需要进行复杂的延时对准以保证荧光光子到达探测器时落在探测器有效门控信号范围内；同时测量时采用两个探测器之间的暗计数相互触发，导致荧光光子数非常少，测量精度很低；InGaAs探测器自身探测效率比较低，约10％量级；InGaAs探测器自身暗计数比较高，约1000cps量级，导致测量信噪比较低。总的来说，现有技术测量过程复杂，计数率非常少，测量精度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何简化现有技术中探测设备辐射荧光光子的测量过程、提高测量精度。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种探测设备荧光泄漏量检测装置，包括时间同步单元、可调脉冲光源、超导单光子探测单元、高精度TDC、数据处理单元、数据展示与输出单元、同步信号接口、被测探测设备光接口；所述的时间同步单元分别与同步信号接口、可调脉冲光源以及高精度TDC连接，所述的可调脉冲光源与被测探测设备光接口连接，超导单光子探测单元与被测探测设备光接口连接，所述的超导单光子探测单元、高精度TDC、数据处理单元以及数据展示与输出单元依次连接；所述的时间同步单元分别向同步信号接口、可调脉冲光源以及高精度TDC发送同步信号，可调脉冲光源发射光脉冲，输入被测探测设备，产生的荧光光子输入到超导单光子探测单元，高精度TDC测量并记录光子到达时间，再通过数据处理单元对到达时间进行分析，统计相对于发光脉冲不同延时的光子计数，分辨光路中各器件反射峰位置，判别荧光光子产生的计数峰位置，并统计荧光光子计数，数据展示与输出单元输出并展示数据处理单元的数据。

本发明提供一种高效率、高精度的探测设备荧光泄露量检测装置，通过采用自由运行的超导单光子探测单元测量荧光光子，无门控信号，无需复杂的延时对准，简化了测量过程；本装置集成的可调脉冲光源触发被测探测设备，能够获取很高的荧光光子数量，提高信噪比，提升测量精度。