[發明專利]產生高速皮秒窄脈沖激光的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410355365.6
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104134923A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 呂利影;苗春華;劉云;宋晨;趙義博;韓正甫
• 申請（專利權）人: 安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02;H01S3/09;H01S3/10;H01S3/11
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

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技術領域

本發明涉及一種量子加密通信領域的量子光和同步光生成過程的脈沖產生裝置及方法，尤其涉及一種產生高速皮秒窄脈沖激光的裝置及方法。

背景技術

目前，1GHz以下的皮秒激光器已較為成熟，國際上已有商業化的產品。德國Advanced?Laser?Diode的10ps數量級脈沖激光器工作頻率為10MHz；日本HAMAMATSU的20ps激光器工作頻率為100MHz；瑞士IDQ的脈沖激光器工作頻率為500MHz。本裝置的工作頻率可達到1GHz，脈沖寬度最小可達50ps數量級，性能遠遠優于現有的產品。

量子密鑰分配系統是基于量子的不可克隆性和不確定性，這使得量子密鑰分配系統具有物理上的安全特性，從而可以做到經典通信系統無法做到的信息的安全傳輸。在量子密鑰分配系統中，需要量子光和同步光來實現量子通信。通常使用單光子源作為量子光，但真正的單光子源實現技術非常困難，目前只能使用弱相干光來代替單光子源。弱相干光缺點實現較為復雜，而高速皮秒級窄脈沖激光經衰減后達到單光子水平，即可進行量子操作實現量子通信。對于量子光和同步光復用一根光纖的量子密鑰分配系統，同步光極易對量子光產生干擾，這就要求同步光的脈寬和時間抖動越小越好，通常要求脈寬在100ps數量級，時間抖動jitter小于100ps，而高速皮秒級窄脈沖激光的脈寬最小可達50ps，時間抖動小于30ps，極大程度上保證了通信的可靠性，因而在量子密鑰分配系統中起著至關重要的作用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種輸出穩定的量子加密通信領域的量子光和同步光生成過程的脈沖產生裝置及方法，本量子加密通信領域的量子光和同步光生成過程的脈沖產生裝置及方法能夠適用于量子光和同步光復用一根光纖的量子密鑰分配系統，以及激光測距、熒光測量、過程分析等領域，并且本量子加密通信領域的量子光和同步光生成過程的脈沖產生裝置及方法的具有簡潔、方便、低成本的特點，尤其是在使用時便于整個系統量子密鑰分配系統的管理。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案為：產生高速皮秒窄脈沖激光的裝置，其特征在于：包括控制模塊、信號驅動模塊、恒流補償模塊、溫度控制模塊和激光管；所述激光管自帶TEC；所述控制模塊分別與信號驅動模塊、恒流補償模塊、溫度控制模塊電連接；所述信號驅動模塊、恒流補償模塊、溫度控制模塊又分別與激光管電連接；所述控制模塊通過信號驅動模塊將輸入的觸發信號轉化成射頻驅動信號并將射頻驅動信號輸出給激光管，以驅動激光器在恒定的溫度下工作輸出激光；所述控制模塊通過溫度控制模塊控制激光管的工作溫度，使激光器在恒定的溫度下工作；所述控制模塊通過恒流補償模塊控制補償電流的大小，使激光器為恒流輸出。進一步的，所述信號驅動模塊包括依次電連接的扇出芯片、延時芯片、邏輯芯片和驅動芯片，所述扇出芯片、延時芯片、邏輯芯片和驅動芯片依次直流耦合；所述扇出芯片用于將輸入的一路觸發信號分為四路信號，其中一路作為同步信號輸出，兩路輸出給延時芯片；所述延時芯片用于對輸入兩路信號分別設置不同的延時并輸出給邏輯芯片；所述邏輯芯片用于對兩路信號分別設定邏輯運算，然后輸出經過邏輯運算后的信號給驅動芯片；所述驅動芯片將經過邏輯運算后的信號轉化為射頻驅動信號并輸出發給激光管；所述控制模塊包括MCU和與MCU電連接的數模轉換芯片；所述MCU分別與延時芯片和驅動芯片電連接；所述數模轉換芯片分別與驅動芯片、恒流補償電路和溫度控制電路電連接；所述控制模塊根據預先設定的激光管的工作溫度值，并通過控制激光管中自帶的TEC制冷或者制熱使激光器工作在恒定的溫度；所述控制模塊通過恒流補償電路控制補償電流的大小，使激光管輸出為恒流。

本發明采取的另一技術方案為：產生高速皮秒窄脈沖激光的方法，其特征在于包括以下步驟：1）輸出射頻驅動信號：控制模塊輸出控制信號給信號驅動模塊，信號驅動模塊根據控制信號將輸入的觸發信號轉化成射頻驅動信號并將射頻驅動信號輸出給激光管，以驅動激光器在恒定的溫度下工作輸出激光，所述激光管自帶TEC；2）溫度控制：在步驟1）的同時，所述控制模塊還通過溫度控制模塊控制激光管的工作溫度，使激光器在恒定的溫度下工作；3）恒流補償：在步驟1）的同時，所述控制模塊通過恒流補償模塊控制補償電流的大小，使激光器為恒流輸出。