[实用新型]用于量子密钥分配系统的高速光相位调制器驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于相位编码方式的量子密钥分配系统中的光相位调制器的高速光调相器驱动电路，尤其涉及一种用于量子密钥分配系统的高速光相位调制器驱动装置。 

背景技术

从93年实现光纤中相位编码方式的密钥分配机制以来，光纤量子密码技术取得了很大的进展。基于相位编码方式的QKD系统中使用的最基本的协议是BB84协议，它是一种基于两组共轭正交基的四状态方案，这四种状态正是通过给光调相器施加四种不同电压调制后得到的四种量子态。其中光学调相器基本是采用电压线性控制相位的1550nm LiNbO3光调相器。现有比较成熟的商用相位编码QKD系统的量子脉冲重复频率大抵分为10MHZ和20MHZ两种。由于光纤对量子信号的衰减随距离成正比例增加，所以要想在成码率不变的情况下增加通信距离就必须提高QKD系统的量子通信频率。目前OKD中相位调制器的驱动电路工作频率都还处在百兆以内，解决高速光相位调制器驱动的问题已迫在眉睫。通常最容易想到的解决方案是在现有的低速DAC驱动方案的基础上改用高速的DAC芯片来提高驱动速度，如图1所示，但这种高速DAC芯片不但货源稀缺，成本也将大大提高。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于量子密钥分配系统的高速光相位调制器驱动装置,本用于量子密钥分配系统的高速光相位调制器驱动装置使用方便、稳定可靠，结构简单、成本低、切换速度快。 

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：用于量子密钥分配系统的高速光相位调制器驱动装置，其特征在于：包括依次串联的电压输出型四通道低速DAC、四路低速单运放放大器、四路模拟开关电路和单路高速运放电压放大电路；所述单路高速运放电压放大电路的输出端用于输出光调相器驱动电压。 

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述四路低速单运放放大器由四个低速单运放放大器组成，每个低速单运放放大器的输入端与电压输出型四通道低速DAC的一个输出通道电连接；所述四路模拟开关电路由两个双通道高速开关电路组成，每个双通道高速开关电路的两个输入端分别与两个低速单运放放大器的两个输出端电连接；两个双通道高速开关电路的输出端相并联后与单路高速运放电压放大电路的输入端电连接。 

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述双通道高速开关电路为高速开关CMOS管。 

本实用新型使用电压输出型四通道低速DAC和低速单运放放大器来代替高速器件，并通过使用高速开关CMOS管，即CMOS开关芯片来实现电压的高速切换。本实用新型与现有技术相比，优点如下：1、用电压输出型四通道低速DAC代替了高速DAC，用单级的低速运放放大器代替多级高速运放放大电路，显著降低了成本和设计难度；2、引入了高速开关CMOS管，该种芯片不仅价格优廉、品种繁多、货源充足，而且它能做到比一般的高速DAC更快的切换速度，该速度已经完全可以满足几百兆的光相位调制速率。 

附图说明

图1为现有技术中的基于高速DAC光调相器驱动方案方框图。 

图2为本实用新型的结构框图。 

图3为本实用新型的电路结构示意图。 

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。 

具体实施方式

实施例1

参见图2和图3，本用于量子密钥分配系统的高速光相位调制器驱动装置，其特征在于：包括依次串联的电压输出型四通道低速DAC、四路低速单运放放大器、四路模拟开关电路和单路高速运放电压放大电路；所述单路高速运放电压放大电路的输出端用于输出光调相器驱动电压。所述四路低速单运放放大器由四个低速单运放放大器组成，每个低速单运放放大器的输入端与电压输出型四通道低速DAC的一个输出通道电连接；所述四路模拟开关电路由两个双通道高速开关电路组成，每个双通道高速开关电路的两个输入端分别与两个低速单运放放大器的两个输出端电连接；两个双通道高速开关电路的输出端相并联后与单路高速运放电压放大电路的输入端电连接。所述双通道高速开关电路为高速开关CMOS管。

光调相编码时将随机的在四路电压之间切换的，每加一种电压就得到一种光的相位信息，量子密钥传输的正是光的四种相位信息，通过双通道高速开关电路上的四个使能管脚，即MUX_OE1、 MUX_OE2、MUX_OE3和MUX_OE4，来随机切换四路电压输出，这个随机控制是QKD系统主控部分做的，保证每种相位被调制时对应只有一个通道电压输出，其他三个均不被使能。这几种电压都是通过最后一级运放放大后输出的。 

本实用新型使用电压输出型四通道低速DAC和低速单运放放大器来代替高速器件，并通过使用高速开关CMOS管，即CMOS开关芯片来实现电压的高速切换。本实用新型与现有技术相比，优点如下：1、用电压输出型四通道低速DAC代替了高速DAC，用单级的低速运放放大器代替多级高速运放放大电路，显著降低了成本和设计难度；2、引入了高速开关CMOS管，该种芯片不仅价格优廉、品种繁多、货源充足，而且它能做到比一般的高速DAC更快的切换速度，该速度已经完全可以满足几百兆的光相位调制速率。