[實用新型]一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統

有效

• 申請號: 201922486259.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN210839585U
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張倩琳;郭邦紅;胡敏
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 胡小英;李唐明

1.一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統，其特征在于，包括Alice發送端、Bob接收端和MDM-SDM復用單元，所述Alice發送端通過MDM-SDM復用單元與Bob接收端連接；

所述MDM-SDM復用單元包括MDM-SDM復用器和MDM-SDM解復用器，所述MDM-SDM復用器和MDM-SDM解復用器通過FM-MCF特種光纖連接；

所述Alice發送端包括N個LD、N個BS、N個AM、N個PM、N個PBSa和1個經典信號發送器；任意一個LD依次通過BS、AM、PM與PBSa連接，所述N個PBSa與MDM-SDM復用器連接，所述經典信號發送器與MDM-SDM復用器連接；

所述Bob接收端包括N個CV-QKD接收器、N個放大器、N個90°光學混合器、N個PBSb、N個PC、一個LO、N個相干接收器、N個色散補償單元、一個MIMO單元、N個DSP單元和N個信號判決單元；所述MDM-SDM解復用器通過N個PC與PBSb連接，N個PBSb分別通過90°光學混合器、放大器與CV-QKD接收器連接；所述MDM-SDM解復用器分別通過N個相干接收器與色散補償單元連接，N個色散補償單元通過MIMO單元、DSP單元分別與信號判決單元連接；所述1個LO與N個相干接收器連接；

所述經典信號發送器發送2N個QPSK信號，經過模式轉換從基模轉換成高階模LP_11a、LP_11b；所述Alice發送端的N個LD發射一個脈沖，通過90/10的BS將脈沖分成上路的量子信號和下路的LO信號，量子信號經AM和PM調制后與LO信號通過PBSa耦合到一起；所述經典信號發送器轉換后的信號和耦合后的量子信號一同進入MDM-SDM復用器，轉換成適合FM-MCF傳輸的模式，并通過FM-MCF發送到MDM-SDM解復用器分解成獨立的2N個經典信號和N個量子信號；分解后的各個經典信號分別進行模式轉換從高階模轉換成基模的形式，并連同LO信號進入相干接收器進行相干檢測，通過色散補償單元進行色散補償，通過MIMO單元進行均衡處理，通過DSP單元進行數字信號處理，最后進行信號判決；分解后的N個量子信號，依次通過PC單元進行偏振校正，通過PBSb單元分成上路的量子信號和下路的LO信號，兩束信號通過90°光學混合器執行4個90°的相位干涉，從中提取出量子信號的相位和振幅，通過放大器進行信號放大，最后到達CV-QKD接收器。

2.根據權利要求1所述的一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統，其特征在于，所述經典信號發送器包括2N個激光二極管、2N個I-Q調制器和2N個AWG，其中2N個激光二極管分別通過I-Q調制器與MDM-SDM復用器連接，2N個AWG與I-Q調制器連接。

3.根據權利要求1所述的一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統，其特征在于，在所述FM-MCF進行傳輸時，量子信號和經典信號采用非等間隔交錯分布的波長，量子信號采用1550nm波段，前N個經典信號采用1530nm波段，后N個經典信號采用1560nm波段。

4.根據權利要求1所述的一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統，其特征在于，所述FM-MCF特種光纖的纖芯半徑r₁＝9.22μm，纖芯中心到溝槽內側的距離r₂＝14.752μm；纖芯的折射率分布為漸變型，漸變折射率因子α＝2.2，最大纖芯折射率Δ₁＝0.406％；纖芯外側設有折射率溝槽，折射率溝槽的厚度W＝2.023μm，溝槽與包層的相對折射率差Δ_t＝-0.7％。

5.根據權利要求1所述的一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統，其特征在于，所述MDM-SDM復用器和MDM-SDM解復用器選取全光纖少模多芯光子燈籠復用器。

6.根據權利要求1所述的一種基于MDM-SDM的量子與經典融合通信系統，其特征在于，所述量子信號單元為基于反向協調GG02協議產生CV-QKD信號的單元。