[发明专利]一种适用于CVQKD系统的光振幅调制方法

说明书

本发明公开了一种适用于CVQKD系统的光振幅调制方法，该调制方法包括光隔离器、保偏光耦合器BS、相位调制器PM和延时光纤DL，只需要采用两个无源器件(光环形器和2x2光耦合器)和一只相位调制器，利用光纤萨格纳克(Sagnac)环的特殊结构实现对光信号振幅的精确调制。本发明方法调制振幅的时候不存在工作点偏漂移，因而调制精确度高，同时无需外部反馈控制，实现结构简单、成本低、对调制信号要求低。该方法特别适用于连续变量量子密码系统中对量子光信号进行振幅调制，可大大提升连续变量量子密钥分发系统的稳定性，极大推进连续变量量子密码技术实用化。

技术领域

本发明涉及一种适用于连续变量量子密码系统的光振幅调制方法。

背景技术

在连续变量量子密钥分发系统中，对量子信号光进行精确的振幅调制是量子态信号制备的一项关键技术，调制精确度直接决定了高斯调制的精度，对系统安全性有重大影响。传统方法是采用铌酸锂马赫-曾德尔强度调制器(LN-MZM Amplitude Modulator,AM)对信号光进行振幅调制。但由于环境变化和器件老化、应力和外电场等因素，强度调制器自身的初始偏置点会随着时间缓慢的变化。强度调制器的偏置工作点的漂移会使得实际加载给调制信号的振幅值与预期值出现较大偏差。目前解决强度调制器的偏置工作点漂移问题的方案大致分为两种：一方面是对强度调制器通过结构设计、材料基底、制造工艺等方面加以改善，进而从根本上消除引起调制器偏置工作点漂移的因素。但该方法依托于新材料的发现、结构设计的改进和制造工艺的突破，因此受到现有基础技术水平的制约而且成本花费巨大；另一方面是从强度调制器的外部出发，通过反馈偏压控制系统实时监控偏置工作点漂移的变化来自动调节直流偏置电压，对偏置工作点的漂移予以补偿，进而锁定偏置工作点，但是该方法需要另外设计控制电路和专门的控制算法，这将极大增加系统的复杂度，同时补偿精确度会直接影响振幅调制的精度，进而增加通信误码率。

一般地，连续变量量子密码系统需要在系统配备一只强度调制器来实现对光振幅调制。由于首先受限工艺水平和器件物理结构特点，强度调制器本身会存在工作点漂移会使得调制的精确性减小，进而会影响系统的安全码率，漂移过大的时候甚至会使得通信无法进行。为了避免调制器工作点漂移带来的影响，一般会采用反馈偏压控制系统实时监控和补偿，但该方法会使得系统复杂度增加，同时为了监控和反馈引入的监测导频信号也会对要传输的信号带来影响，降低系统的信噪比。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种适用于CVQKD系统的光振幅调制方法，只需要采用两个无源器件(光环形器和2x2光耦合器)和一只相位调制器，利用光纤萨格纳克(Sagnac)环的特殊结构实现对光信号振幅的精确调制。该方法调制振幅的时候不存在工作点偏漂移，因而调制精确度高，同时无需外部反馈控制，实现结构简单、成本低、对调制信号要求低。该方法特别适用于连续变量量子密码系统的对光量子信号的振幅精确调制利用该方法可大大提升连续变量量子密钥分发系统的稳定性，极大推进连续变量量子密码技术实用化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于CVQKD系统的光振幅调制系统，包括光隔离器、保偏光耦合器BS、相位调制器PM和延时光纤DL，其中：保偏光耦合器BS具有四个端口BS1、BS2、BS3和BS4，相位调制器PM具有两个端口PM1和PM2，延时光纤DL具有两个端口DL1和DL2，所述隔离器的输出端与BS1连接，所述BS3与PM1连接，所述PM2与DL2连接，所述DL1与BS4连接，所述隔离器的输入端外接端口Port1，所述BS2外接端口Port2。

本发明还提供了一种适用于CVQKD系统的光振幅调制方法，待调制振幅的光信号由Port1进入隔离器后，通过BS1端口进入保偏光耦合器BS后分成BS3和BS4两路，从BS3和BS4输出的光信号分别经顺时针和逆时针传输光路回到保偏光耦合器BS后发生干涉，干涉结果由BS2端口经Port2输出。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：