[发明专利]基于自干涉的两个独立激光器之间光频差的测量方法

说明书

一种基于自干涉的两个独立激光器之间光频差的测量方法，包括以下步骤：对第一激光器输出的连续激光信号进行斩波，生成多个第一光脉冲，以及对第二激光器输出的连续激光信号进行斩波，生成多个第二光脉冲；对所述第一光脉冲和第二光脉冲分别进行相位调制；使多个所述第一光脉冲中时间间隔Δt的两个光脉冲在不等臂干涉仪中发生干涉，并利用两个光探测器对干涉结果进行探测，获得第一探测结果、第二探测结果；使多个所述第二光脉冲中时间间隔Δt的两个光脉冲在所述不等臂干涉仪中发生干涉，并利用所述两个光探测器对干涉结果进行探测，获得第三探测结果、第四探测结果；计算所述第一激光器与所述第二激光器之间的光频差Δf。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，特别涉及一种基于自干涉的两个独立激光器之间光频差的测量方法。

背景技术

通常情况下，两个独立的激光器发出的光的频率是存在差异的。当通信双方皆为发送方，第三方为接收方时，发送双方以两个独立激光器作为光源，并对产生的光脉冲进行相位编码，经过编码后的光脉冲在第三方接收方处干涉并进行测量。此时两个激光器之间的光频差就会引起错误率的升高。比如在现有的测量设备无关的量子密钥分发中，发送双方由于是在异地，所以常使用的光源就是两个独立的激光器。若发送方将信息编码在激光器产生的相邻两个脉冲的相位差上，因相邻两个脉冲本身有一个确定的相位差且不同激光器产生的相邻两个脉冲的相位差不同，这就会导致发送双方即使编码的信息相同，各自编码后的相邻两个脉冲的相位差也会不同。双方所使用的激光器的光频差越大，相邻两个脉冲的时间间隔越大，相同编码后的结果差异也就越大，接收方公布测量结果后发送双方估计的错误率也就越大。若发送方将信息编码在激光器产生的每个脉冲上，因光频差的存在，随着时间的推移，双方所编码的相位差异也会越来越大。这时候就需要将因光频差引起的相位差的差异进行补偿，或者至少能够将光频差测量出来。

在激光器发出的光是连续光的情况下，只需对两束连续光的干涉结果进行采样，然后利用离散傅里叶变换即可求得两束连续光的光频差。若将连续光斩波得到光脉冲，在光脉冲较强的情况下，可以利用零差探测等方式得到两个激光器发出的每对光脉冲的相位差，根据该相位差的变化求得两个激光器的光频差。然而在离散变量的量子密钥分发中，发出的光脉冲的光强一般在单光子水平，且使用的探测方式也是单光子探测，零差探测就无法适用于这种情况。这样就对在弱光情况下测量两个独立激光器光频差的方法提出了需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于自干涉的两个独立激光器之间光频差的测量方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种基于自干涉的两个独立激光器之间光频差的测量方法，包括以下步骤：

对第一激光器输出的连续激光信号进行斩波，生成多个第一光脉冲，以及对第二激光器输出的连续激光信号进行斩波，生成多个第二光脉冲；

对所述第一光脉冲和第二光脉冲分别进行相位调制，其中，在第[4(j-i)(i-1)+1]个至[4(j-i)(i-1)+3(j-i)]个脉冲上调制的相位为0，在第[4(j-i)(i-1)+3(j-i)+1]个至[4(j-i)i]个脉冲上调制的相位为π/2，所述第j个脉冲和第i个脉冲的时间间隔为Δt，j＞i＞0；

使多个所述第一光脉冲中时间间隔Δt的两个光脉冲在不等臂干涉仪中发生干涉，并利用两个光探测器对干涉结果进行探测，若两个脉冲之间所调制的相位差为0，则获得第一探测结果；若两个脉冲所调制的相位差为π/2或-π/2，则获得第二探测结果；

使多个所述第二光脉冲中时间间隔Δt的两个光脉冲在所述不等臂干涉仪中发生干涉，并利用所述两个光探测器对干涉结果进行探测，若两个脉冲之间所调制的相位差为0，则获得第三探测结果；若两个脉冲所调制的相位差为π/2或-π/2，则获得第四探测结果；

根据所述第一探测结果、所述第二探测结果、所述第三探测结果、所述第四探测结果和所述时间间隔Δt，计算所述第一激光器与所述第二激光器之间的光频差Δf。