[發(fā)明專(zhuān)利]量子-經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸型QKD系統(tǒng)發(fā)射裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010108947.X
• 申請(qǐng)日: 2020-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111245514A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙良圓;陳姍姍;金華;胡峰;邱紅康;錢(qián)建林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇亨通問(wèn)天量子信息研究院有限公司;江蘇亨通光電股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/25
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/25;H04B10/2507;H04B10/50;H04B10/516;H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 殷海霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種量子?經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸型QKD系統(tǒng)發(fā)射裝置，包括量子信號(hào)激光器、同步信號(hào)激光器、經(jīng)典信號(hào)激光器、波長(zhǎng)復(fù)用器和偏振調(diào)節(jié)器，所述量子信號(hào)激光器產(chǎn)生并輸出量子光，所述同步信號(hào)激光器產(chǎn)生并輸出同步光，所述經(jīng)典信號(hào)激光器產(chǎn)生并輸出經(jīng)典光；所述同步信號(hào)激光器和經(jīng)典信號(hào)激光器的輸出端均連接偏振調(diào)節(jié)器，所述偏振調(diào)節(jié)器的輸出端和量子信號(hào)激光器的輸出端均連接至波長(zhǎng)復(fù)用器的輸入端；所述偏振調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述同步光和經(jīng)典光的偏振方向，使得接入所述波長(zhǎng)復(fù)用器的同步光和經(jīng)典光的偏振方向相同、且兩者與所述量子光的偏振垂直。本發(fā)明的量子?經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸型QKD系統(tǒng)發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抑制由經(jīng)典信號(hào)引起的四波混頻噪聲，方案易于實(shí)現(xiàn)，降低商用化難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子與經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種量子-經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸型QKD系統(tǒng)發(fā)射裝置。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提高，當(dāng)前信息安全問(wèn)題及事件層出不窮。今年10月份谷歌又號(hào)稱(chēng)實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)，量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力對(duì)信息保密的威脅正逐漸變成現(xiàn)實(shí)。而量子密鑰分配(Quantum key distribution,QKD)能夠以無(wú)條件安全的方式在合法通信雙方之間分發(fā)密鑰，再結(jié)合一次一密對(duì)稱(chēng)加密算法，從而理論上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的保密信息傳輸。

通常一個(gè)QKD協(xié)議由量子過(guò)程和經(jīng)典后處理過(guò)程組成，為了避免經(jīng)典后處理過(guò)程中的強(qiáng)光信號(hào)對(duì)單光子水平的量子信號(hào)產(chǎn)生干擾，在大多數(shù)QKD設(shè)備中，量子信號(hào)往往單獨(dú)占用一根光纖，而經(jīng)典后處理過(guò)程在另一根光纖中進(jìn)行。這就造成在量子保密通信組網(wǎng)過(guò)程中，需要重新鋪設(shè)或者租用專(zhuān)門(mén)的光纖來(lái)完成QKD協(xié)議，增加了成本。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，有學(xué)者提出了在一根光纖中同時(shí)傳輸量子信號(hào)和經(jīng)典信號(hào)的方案。截止目前，量子與經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸?shù)闹饕桨赴úǚ謴?fù)用、時(shí)分復(fù)用、空分復(fù)用等。其中，時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，而空分復(fù)用共纖需要部署多模多芯光纖，實(shí)際應(yīng)用很少。目前，基于波分復(fù)用的共纖傳輸技術(shù)最為成熟，應(yīng)用也最為廣泛。

當(dāng)采用波分復(fù)用的量子-經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸方案時(shí)，在同一根光纖中傳輸?shù)慕?jīng)典信號(hào)產(chǎn)生的拉曼散射噪聲光、四波混頻噪聲光會(huì)對(duì)QKD設(shè)備的信噪比產(chǎn)生很大的影響，需要采取措施去減少這些噪聲，在密集波分復(fù)用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)系統(tǒng)中尤其需要考慮減噪措施。

公開(kāi)號(hào)為CN109120400A、以及公告號(hào)為CN106487508B的中國(guó)專(zhuān)利，提到消除共纖傳輸時(shí)四波混頻噪聲對(duì)QKD系統(tǒng)影響的方案，這兩個(gè)專(zhuān)利采用的是波長(zhǎng)非等間隔方案，但是該方案改動(dòng)了光通信標(biāo)準(zhǔn)DWDM系統(tǒng)的波長(zhǎng)間隔標(biāo)準(zhǔn)，需要采用定制專(zhuān)用的波長(zhǎng)非等間隔波分復(fù)用器，提高了方案的商用化難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種量子-經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸型QKD系統(tǒng)發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抑制由經(jīng)典信號(hào)引起的四波混頻噪聲，方案易于實(shí)現(xiàn)，能夠降低商用化難度。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種量子-經(jīng)典信號(hào)共纖傳輸型QKD系統(tǒng)發(fā)射裝置，包括量子信號(hào)激光器、同步信號(hào)激光器、經(jīng)典信號(hào)激光器和波長(zhǎng)復(fù)用器，所述量子信號(hào)激光器產(chǎn)生并輸出量子光，所述同步信號(hào)激光器產(chǎn)生并輸出同步光，所述經(jīng)典信號(hào)激光器產(chǎn)生并輸出經(jīng)典光，其還包括偏振調(diào)節(jié)器，所述同步信號(hào)激光器和經(jīng)典信號(hào)激光器的輸出端均連接偏振調(diào)節(jié)器，所述偏振調(diào)節(jié)器的輸出端和量子信號(hào)激光器的輸出端均連接至波長(zhǎng)復(fù)用器的輸入端；所述偏振調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述同步光和經(jīng)典光的偏振方向，使得接入所述波長(zhǎng)復(fù)用器的同步光和經(jīng)典光的偏振方向相同、且兩者與所述量子光的偏振垂直。

本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括所述偏振調(diào)節(jié)器包括光環(huán)形器和法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，所述光環(huán)形器的第一端口連接同步信號(hào)激光器或者經(jīng)典信號(hào)激光器、其第二端口連接法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、其第三端口連接所述波長(zhǎng)復(fù)用器；接入所述第一端口的同步光或者經(jīng)典光通過(guò)所述第三端口輸出，所述法拉第旋轉(zhuǎn)鏡使得接入所述第一端口的光信號(hào)在出射時(shí)偏振方向旋轉(zhuǎn)90度。