[實用新型]一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統

有效

• 申請號: 202220762222.7
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN217363101U
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 朱明昊;郭邦紅;胡敏
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70;H04B10/54
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 李唐明

1.一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：包括詢問端、自由空間信道和逆向調制端；所述詢問端和逆向調制端通過自由空間信道進行連接；

所述詢問端包括信號產生模塊和信號測量模塊；所述信號產生模塊包括脈沖激光器、四分之一波片、第一分束器和第一光學天線；所述脈沖激光器、四分之一波片、第一分束器、第一光學天線依次連接，所述第一分束器與所述信號測量模塊連接；

所述逆向調制端包括相互連接的第二光學天線和信號調制模塊；

所述第一光學天線與第二光學天線通過自由空間信道連接；

所述信號測量模塊包括第一半波片、第二分束器、第二半波片、對角基探測單元和直角基探測單元；所述第一半波片與所述第一分束器和第二分束器連接；所述第二分束器與直角基探測單元連接；

所述對角基探測單元包括第二半波片、第一偏振分束器、第一單光子探測器和第二單光子探測器；所述第二半波片與所述第一偏振分束器連接；所述第一偏振分束器與第一單光子探測器和第二單光子探測器連接；

所述直角基探測單元包括與第二分束器連接的第二偏振分束器以及與所述第二偏振分束器連接的第三單光子探測器和第四單光子探測器；

所述信號調制模塊包括第一強度調制器、第三偏振分束器以及與第三偏振分束器連接的水平分量逆向調制單元和垂直分量逆向調制單元；

所述水平分量逆向調制單元包括依次連接第一正透鏡、第二強度調制器和第一反射鏡；

所述垂直分量逆向調制單元包括依次連接第二正透鏡、第三強度調制器和第二反射鏡；

所述第一正透鏡和第二正透鏡與所述第三偏振分束器連接。

2.如權利要求1所述的一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：所述四分之一波片的快軸與入射信號的偏振方向成45°角。

3.如權利要求1所述的一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：所述第一分束器為10：90分束器；第一分束器將入射信號分成透射信號和反射信號；所述透射信號強度為入射信號強度的10％，反射信號強度為入射信號強度的90％。

4.如權利要求1所述的一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：所述第一半波片的光軸通過旋轉電機調節其方向，可將任意θ和θ+45°線偏振的入射信號分別轉換成45°和0°線偏振的輸出信號。

5.如權利要求1所述的一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：所述第一強度調制器為多量子阱調制器，所述多量子阱調制器為電調制吸收型光強度調制器，所述第一強度調制器輸出信號強度為輸入信號強度的M倍；M為第一強度調制器的調制效率，其數值小于1。

6.如權利要求1所述的一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：所述脈沖激光器產生一系列的垂直線偏振脈沖信號，經過四分之一波片變成右旋圓偏振信號，信號通過第一分束器分成兩束信號，一束為透射信號，一束反射信號；透射信號作為詢問信號經過第一光學天線，并通過自由空間信道傳輸到逆向調制端；

所述逆向調制端通過第二光學天線接收詢問端發送的詢問信號，經信號調制模塊調制后，依次通過第二光學天線和自由空間信道反向傳輸回詢問端；

所述詢問端的第一光學天線接收到反射信號后傳輸到第一分束器，經第一分束器反射后的信后進入信號測量模塊進行偏振態測量。

7.如權利要求6所述的一種基于B92協議的逆向調制自由空間QKD系統，其特征在于：所述第二光學天線將接收到的詢問信號發送到所述第一強度調制器進行強度調制后，入射到第三偏振分束器，入射信號為右旋圓偏振的信號，經過第三偏振分束器之后分成透射信號和反射信號，所述透射信號為水平線偏振信號，信號強度為入射信號的一半；反射信號為垂直線偏振信號，信號強度為入射信號的一半。