[发明专利]基于Stokes空间的偏振解复用方法

权利要求书

1.基于Stokes空间的偏振解复用方法，其特征在于，基于本地本振CV-QKD系统实现，在CV-QKD系统中采用一个强光信号作为参考光和量子信号分别加载到光载波的不同偏振态上，量子信号光强较弱，在Stokes空间内信号仅表现出集中的一个聚类点，偏振解复用过程为：

步骤1、将经随机偏扰后的接收端电信号转换为复数形式，计算其Stokes空间矢量；

步骤2、通过聚类算法以一个聚类点为目标，寻找步骤1计算得到的Stokes空间矢量的聚类点坐标值；

步骤3、通过聚类点的坐标值直接计算偏振旋转角与正交偏振态相位差；

步骤4、根据偏振旋转角与正交偏振态相位差计算对应的Jones矩阵；

步骤5、将复数形式的接收端电信号与Jones矩阵计算得到偏振解复用后的信号；

所述Stokes空间矢量计算方法为：

其中，E_X和E_Y是为接收端输入信号的复数电场形式，“*”表示共轭，j表示虚数；

所述正交偏振态相位差计算方法为：

若令若令

其中，为正交偏振态相位差，[S₁(i)；S₂(i)；S₃(i)]^T为聚类点的坐标值；

偏振旋转角计算方法为：

若如果且S₃(i)0，

或者且S₂(i)0，

或者且S₃(i)≤0，令

如果且S₃(i)≤0，

或者且S₂(i)≤0，

或者且S₃(i)0，令

若α(i)-α(i-1)π，令α(i)＝α(i)-π；若α(i)-α(i-1)-π，令α(i)＝α(i)+π；

其中，α(i)为偏振旋转角；

所述α和具有慢变特性，通过对前后两次计算结果的差值进行比较能够避免由于计算误差导致的偏振旋转角度和相位差值跳变。

2.根据权利要求1所述的基于Stokes空间的偏振解复用方法，其特征在于，Jones矩阵为：

其中，J为Jones矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于Stokes空间的偏振解复用方法，其特征在于，偏振解复用后的信号的计算方法为：

[E_outx(i)；E_outy(i)]^T＝J·[E_X(i)；E_Y(i)]^T

其中，[E_outx(i)；E_outy(i)]^T为解复用后的信号，[E_X(i)；E_Y(i)]^T为接收端输入信号的复数电场形式。

4.根据权利要求1所述的基于Stokes空间的偏振解复用方法，其特征在于，所述聚类算法采用K-means。