[实用新型]一种量子光探测装置及量子密钥接收机

说明书

本申请提供一种量子光探测装置及量子密钥接收机，其中量子光探测装置，该量子光探测模块包括主控模块、射频模块、温度监控模块以及探测模块，其中探测模块中至少设置有两组及以上的探测单元，每组探测单元中均包括有探测器、制冷器以及温度探测器，射频模块中设置有与探测器数量相同的门控电路以及与探测器数量相同的雪崩信号提取电路，温度监控模块中设置有与探测器数量相同的温控驱动电路以及与探测器数量相同的温度采集电路。本申请通过主控模块对射频模块中的门控电路以及雪崩信号提取电路、温度监控模块中的温控驱动电路以及温度采集电路进行数据控制，从而实现多探测器的温度控制和门控控制，从而多单光子探测器能够稳定的工作。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，具体涉及一种量子光探测装置及量子密钥接收机。

背景技术

量子密钥分发(QKD)是利用物质(如光子)的量子特性来设计加解密方案，其安全性是基于量子力学的基本原理而不是数学计算的复杂性，因此通过QKD得到的密钥是绝对安全。用于QKD的密钥分发装置包括量子密钥接收机，其中对弱光信号进行测量，尤其是对单光子量级的光信号进行测量的效率是量子密钥接收机的重要性能指标之一。

目前，单光子探测器的主流控制方式是采用门控驱动电路，门控驱动电路控制单光子探测器的偏置电压只会在光子到达的很短的时间内高于雪崩电压，在其他时间单光子探测器的偏置电压都低于雪崩电压。在门控信号的控制下，单光子探测器对入射光子产生响应信号；最后，通过将响应信号提取出来，即可以实现对单光子的探测。

但是，现在随着通信要求的速率越来越高，只有一个单光子探测器，不能满足系统的工作要求，而且单光子探测器运行稳定的环境温度要求一般在负50摄氏度，因此如何实现多单光子探测器能够稳定的工作是亟需解决的问题。

发明内容

本申请提供一种量子光探测装置及量子密钥接收机，以解决如何实现多单光子探测器能够稳定的工作的问题。

本申请第一方面提供一种量子光探测装置，该量子光探测模块包括主控模块、射频模块、温度监控模块以及探测模块；

所述射频模块用于根据所述主控模块的控制信号生成门控信号，并将门控信号发送至探测模块，所述射频模块还用于将所述探测模块的响应信号提取为计数脉冲信号，并发送至主控模块；

所述温度监控模块用于采集所述探测模块的温度值，并将采集的温度值发送至主控模块，所述主控模块通过所述温度监控模块控制所述探测模块的温度；

其中，所述探测模块中至少设置有两组及以上的探测单元，每组探测单元中均包括有探测器、制冷器以及温度探测器，所述射频模块中设置有与探测器数量相同的门控电路以及与探测器数量相同的雪崩信号提取电路，所述温度监控模块中设置有与探测器数量相同的温控驱动电路以及与探测器数量相同的温度采集电路。

优选地，所述射频模块还设置有倍频单元，所述倍频单元由锁相环组成，用于将时钟信号倍频至所述探测器需要的频率，并将倍频后的信号传输至所述门控电路。

优选地，所述门控电路由依次电连接的滤波器和第一放大器组成；

所述雪崩信号提取单元由雪崩提取电路组成，所述雪崩提取电路包括依次电连接的雪崩甄别电路和信号处理电路。

优选地，所述温控驱动电路包括依次连接的DAC以及DC-DC电路，所述温度采集电路包括依次连接的电桥电路、第二放大器以及ADC。

优选地，所述探测模块中设置有2-6组探测单元。

优选地，所述探测器采用单光子雪崩二极管，所述制冷器采用半导体制冷器，所述温度探测器采用Pt100。

优选地，所述主控模块采用FPGA、DSP、CPU或GPU。