[实用新型]一种用于量子密钥分发系统的自动时序调整装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动时序调整装置，尤其是一种用于量子密钥分发系统的自动时序调整装置。

背景技术

量子通信技术以单光子为信息载体，以光纤为量子信道，量子理论的测不准原理、未知量子态不可克隆原理保证了量子通信成为一种无条件安全的通信方式。随着量子理论与技术的发展，量子密钥分发(QKD)系统已成为一项成熟的技术，量子密钥分发终端设备作为系统中关键环节，其性能稳定、安全至关重要。

QKD系统发送方为了使监听者无法获取发送方发送的状态信息，需要发信号态光和诱骗态光，并且使信号态下的各路光和诱骗态下的各路光在出口处同一个时刻发出去，即理想情况下各路光信号在时间坐标轴上完全重合，如图1所示。但是实际QKD系统中各路光信号之间由于传输路径的差异，在到达接收方时会有明显的时间间隔，如图2所示，这会给窃听者提供一定的分析价值，系统存在安全隐患。因此，要求在QKD系统发送方必须把各路光信号进行时序调整以使窃听者不可分辨当前到底是哪一路光信号到达。

图3是现有技术中典型的人工手动实现光信号时序调整的示意图，首先将同步光信号和信号光信号分别连接到高精度的示波器上，测出各路信号光相对于同步光之间的时间间隔，其表现形式为以同步光为触发条件下的信号光在示波器显示界面上的位置偏差，然后人工统计各路信号光在示波器上显示的位置偏差并由此计算出各路光信号所需的延时时间，最后人工将各路延时值手动输入到上位机软件中，通过串口或网口下发延时值到发光驱动控制单元中。延时值下发后，需要重新用高精度示波器测出各路光信号之间的时间间隔，人工计算下一次需要的延时时间并再次手动输入到上位机控制软件中通过网口或串口进行第二次延时值下发，如此循环，直至任意两路光信号时间差小于给定技术指标后停止。

显然，现有时序调整装置存在以下缺点：

1.出错概率大。需要人工不断测量、计算、不断手动下发延时值，而测量、计算、下发延时值中每一个环节都有可能出错。

2.需借助辅助设备。整个时序调整过程中需要借助PC、示波器等一系列外部辅助设备。

3.成本高。高精度的示波器(附带高质量的光探头)价格昂贵。

4.耗费人力。测量、计算、下发延时值等每个环节都需要人工参与。

5.使用不方便。高精度的示波器一般都比较庞大，不易移动，在现场调试时，一般不会带着这种大型示波器，会给调试带来困难。

6.效率低。当量子密钥分发终端设备较多时，会严重影响工作效率。

7.精度低。时序调整的精度取决于用于测试的示波器的性能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种无需外部辅助设备、时序调整精度高、出错概率低的自动时序调整装置，并在降低成本的同时提高时序调整的效率，能够满足量子密钥分发系统中的时序调整要求。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于量子密钥分发系统的自动时序调整装置，包括量子密钥分发系统中量子终端设备的接收方以及量子终端设备的发送方，量子终端设备的发送方包括依次连接的发光驱动控制单元、延时芯片、激光器，其中用于发送同步光脉冲的激光器与发光驱动控制单元直接相连，量子终端设备的接收方包括同步光甄别模块以及依次连接的FPGA、时间测量单元TDC、单光子探测器，量子终端设备的发送方同步光信号端口通过光纤连接到量子终端设备的接收方同步光信号端口，量子终端设备的发送方信号光信号端口通过光纤连接到量子终端设备的接收方信号光信号端口，量子终端设备的发送方与量子终端设备的接收方分别连接到各自的交换机上，发送方发送的同步光脉冲被接收方的同步光甄别模块接收后送入时间测量单元TDC的START输入端，发送方发送的信号光脉冲被接收方的单光子探测器探测到后送入时间测量单元TDC的STOP输入端。

作为可选择的技术方案，时间测量单元TDC测量的模式选择为单端输入模式或者差分输入模式。

优化的，该用于量子密钥分发系统的自动时序调整装置还包括光学调制器，信号光脉冲经过光学调制器后进入探测器，光学调制器连接到FPGA。

作为优化的技术方案，所述光学调制器包括高压产生模块和电偏振控制器EPC，高压产生模块输入端连接FPGA，输出端连接电偏振控制器EPC，信号光脉冲经过电偏振控制器EPC后进入探测器。

所述探测器可以为量子终端设备的接收方上的任意一个探测器。

所述电偏振控制器EPC可以为量子终端设备的接收方上的任意一个电偏振控制器EPC。