[发明专利]一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统及传输方法

权利要求书

1.一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统，其特征在于，包括Alice发送端、Bob接收端和MDM-SDM复用单元，所述Alice发送端通过MDM-SDM复用单元与Bob接收端连接；

所述MDM-SDM复用单元包括MDM-SDM复用器和MDM-SDM解复用器，所述MDM-SDM复用器和MDM-SDM解复用器通过FM-MCF特种光纤连接；

所述Alice发送端包括N个LD、N个BS、N个AM、N个PM、N个PBS、1个LO、N个色散补偿单元、1个MIMO单元、N个DSP单元和N个信号判决单元；任意一个LD依次通过BS、AM、PM与PBS连接，所述N个PBS与MDM-SDM解复用器连接，所述N个判决单元依次通过DSP单元、MIMO单元、色散补偿单元与相干接收器连接，N个相干接收器与MDM-SDM解复用器连接，所述1个LO与N个相干接收器连接；

所述Bob接收端包括1个经典信号发送器、N个CV-QKD接收器、N个放大器、N个90°光学混合器、N个PBS和N个PC；所述经典信号发送器与MDM-SDM复用器连接，所述N个CV-QKD接收器依次通过放大器、90°光学混合器、PBS与PC连接，所述N个PC与MDM-SDM复用器连接；

所述经典信号发送器发送2N个QPSK信号，经过模式转换从基模转换成高阶模LP_11a、LP_11b后，进入MDM-SDM复用器后转换成适合FM-MCF传输的模式，并通过FM-MCF发送到MDM-SDM解复用器，分解成独立的2N个经典信号；分解后的各个经典信号分别进行模式转换从高阶模转换成基模的形式，并连同LO信号进入相干接收器进行相干检测，通过色散补偿单元进行色散补偿，通过MIMO单元进行均衡处理，通过DSP单元进行数字信号处理，最后进行信号判决；所述Alice发送端的N个LD发射一个脉冲，通过90/10的BS将脉冲分成上路的量子信号和下路的LO信号，量子信号经AM和PM调制后与LO信号通过PBS耦合到一起，进入MDM-SDM解复用器后，通过FM-MCF进入MDM-SDM复用器，分解成N个独立的量子信号，所述独立的量子信号依次通过PC单元进行偏振校正，通过PBS单元分成上路的量子信号和下路的LO信号，两束信号通过90°光学混合器执行4个90°的相位干涉，从中提取出量子信号的相位和振幅，通过放大器进行信号放大，最后到达CV-QKD接收器。

2.根据权利要求1所述的一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统，其特征在于，所述经典信号发送器包括2N个激光二极管、2N个I-Q调制器和2N个AWG，其中2N个激光二极管分别通过I-Q调制器与MDM-SDM复用器连接，2N个AWG与I-Q调制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统，其特征在于，在所述FM-MCF进行传输时，量子信号和经典信号采用非等间隔交错分布的波长，量子信号采用1550nm波段，前N个经典信号采用1530nm波段，后N个经典信号采用1560nm波段。

4.根据权利要求1所述的一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统，其特征在于，所述FM-MCF特种光纤的纤芯半径r₁＝9.22μm，纤芯中心到沟槽内侧的距离r₂＝14.752μm；纤芯的折射率分布为渐变型，渐变折射率因子α＝2.2，最大纤芯折射率Δ₁＝0.406％；纤芯外侧设有折射率沟槽，折射率沟槽的厚度W＝2.023μm，沟槽与包层的相对折射率差Δ_t＝-0.7％。

5.根据权利要求1所述的一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统，其特征在于，所述量子信号与经典信号采用反向同传的方式。

6.根据权利要求1所述的一种基于MDM-SDM的量子与经典融合通信系统，其特征在于，所述MDM-SDM复用器和MDM-SDM解复用器选取全光纤少模多芯光子灯笼复用器。