[實用新型]一種用于量子密鑰分發(fā)中DFB激光器的驅動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822218132.8
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209088963U
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 代云啟;馬睿;羅登;朱珠
• 申請（專利權）人: 科大國盾量子技術股份有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/524;H04B10/54;H04B10/70;H04L9/08;H01S5/042
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本實用新型公開了一種用于量子密鑰分發(fā)中DFB激光器的驅動裝置，包括控制器、兩個窄脈沖成型裝置以及信號調節(jié)裝置，所述窄脈沖成型裝置以及信號調節(jié)裝置集成在一個芯片上，所述控制器連接到兩個窄脈沖成型裝置以及信號調節(jié)裝置，信號調節(jié)裝置連接兩個窄脈沖成型裝置，兩個窄脈沖成型裝置的輸出端作為驅動裝置的信號輸出端。本實用新型相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：將模塊集成化、芯片化、小型化，大大減小了實現(xiàn)相同功能模塊的體積，降低整體機身的體積與重量。

技術領域

本實用新型涉及量子密鑰分發(fā)技術領域，更具體的說，是一種涉及在量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)中驅動DFB激光器的裝置。

背景技術

當今社會，隨著科技的發(fā)展，人類已經進入信息社會。并且人們對信息的安全有著越來越多的需求，去保護大至國家小到每個人的信息安全。為解決信息潛在的安全問題，量子密碼學應運而生。量子密碼是利用物質的量子特性來設計的加解密方案，其安全性是建立在量子力學的基本原理之上。目前普遍應用的協(xié)議是由Bennett和Brassard在1984年提出的QKD方案，稱之為BB84協(xié)議。使用理想器件的BB84協(xié)議，其無條件安全性已經得到嚴格地證明，證明的前提是假設量子力學的基本原理是正確的。盡管理想的BB84協(xié)議具有無條件安全性，但在實際應用中，由于器件有各種各樣的不完美性，給系統(tǒng)的安全性帶來嚴重的威脅。如光源中存在的多光子脈沖和量子信道的高損耗結合起來易被攻擊者利用，進行光子數(shù)分離攻擊。針對此問題提出的誘騙態(tài)協(xié)議可以極大的提升實際QKD系統(tǒng)的性能，抵御潛在的竊聽者光子數(shù)分離攻擊。該方案要求，信號態(tài)光脈沖與誘騙態(tài)光脈沖除平均光子數(shù)有差別外，其他特征參數(shù)均完全相同。

在QKD中使用的DFB激光器(Distributed Feedback Laser，即分布式反饋激光器)因需要滿足誘騙態(tài)的發(fā)光需求，需要對其驅動做一定的改進，使得激光器能隨機發(fā)送真空態(tài)、誘騙態(tài)及信號態(tài)信號。

現(xiàn)有技術見專利ZL201310675458.2中，信號產生過程如圖1所示，包括高速邏輯控制芯片及誘騙態(tài)光脈沖驅動模塊，其中誘騙態(tài)光脈沖驅動模塊包括高速真隨機數(shù)拓展模塊和誘騙態(tài)電脈沖產生模塊。首先高速邏輯控制芯片產生2bit真隨機信號，隨后由高速真隨機數(shù)拓展模塊拓展產生兩路高速真隨機數(shù)信號，并依據(jù)誘騙態(tài)量子光源實施方案的比例要求隨機產生00、01、10的3組隨機信號，具體比例根據(jù)計數(shù)統(tǒng)計漲落優(yōu)化設計。具體的，當隨機數(shù)列為00時，圖中高速真隨機數(shù)拓展模塊的PORT 1(端口1)與PORT 2(端口2)均不觸發(fā)，此時誘騙態(tài)電脈沖產生模塊無信號輸出，相應激光二極管也無光脈沖產生，對應于誘騙態(tài)方案中的0光子態(tài)；當隨機數(shù)列為01時，觸發(fā)PORT 1，此時誘騙態(tài)電脈沖產生模塊1產生脈沖幅度為V1的短脈沖信號，經RF級聯(lián)驅動器驅動激光二極管產生平均光功率為P1的光信號，對應于誘騙態(tài)方案中的誘騙態(tài)；當隨機數(shù)列為10時，觸發(fā)PORT 2，此時誘騙態(tài)電脈沖產生模塊2產生脈沖幅度為V2(V2>V1)的短脈沖信號，經RF級聯(lián)驅動器驅動激光二極管產生平均光功率為P2(P2＝3P1)的光信號，對應于誘騙態(tài)方案中的信號態(tài)。隨機觸發(fā)產生的不同幅度窄脈沖信號會經如圖所示的寬帶功率合成器耦合為一路，再經RF級聯(lián)驅動器放大后輸出。

現(xiàn)有技術的激光器的驅動裝置存在如下的問題：

1.現(xiàn)有電路設計為實現(xiàn)所述信號產生過程，所用器件較多，電路較為復雜。且實現(xiàn)功能器件模塊化較大，放置在機箱內需要較大空間。

2.現(xiàn)有技術使用寬帶功率合成器，此器件只能工作在特定頻率范圍，不能依據(jù)調制性能自適應升高或者降低。

3.現(xiàn)有技術中，其最終輸出信號為電壓信號。但因DFB激光器作為電流驅動型器件，高穩(wěn)定度的驅動電流是輸出功率穩(wěn)定的前提，所以驅動激光器使用電流信號更加穩(wěn)定。

4.電脈沖產生模塊1和2的脈沖幅度V1和V2不可調，無法自動補償由于環(huán)境溫度等因素引起的輸出脈沖幅度V1/V2比例變化，影響誘騙態(tài)光源比例穩(wěn)定性。

實用新型內容