[发明专利]基于连续变量量子密钥分发的水下通信系统及其实现方法

摘要

本发明公开了一种基于连续变量量子密钥分发的水下通信系统及其实现方法，属于自由空间量子通信技术领域。通过发送端的第一激光器、第一电光强度调制器、信号源、第一光束分束器、第二电光强度调制器、第一电光相位调制器、可调谐激光衰减器的系统配合，将光信号输出并进入接收端；第二激光器产生本振光，通过第二电光相位调制器的调制，与发送端输出的光信号进入零差探测器进行检测，最终在有效距离内建立安全密钥。本发明将连续变量量子密钥分发技术应用到水下光通信系统中，光信号不易被第三方窃取信息，实现安全的水下通信系统；利用零差检测过滤环境杂光，实现在白天和有背景光的环境中同样达到很好的检测效果。

主权项

1.一种基于连续变量量子密钥分发的水下通信系统，其特征在于，包括用于制备高斯调制相干态量子信号的发送端(1)和用于接收和检测量子信号的接收端(2)；所述发送端(1)包括：第一激光器(3)，用于产生相干光；信号源(5)，用于生成调制信号的模拟电信号，并控制第一电光强度调制器(4)、第二电光强度调制器(7)和第一电光相位调制器(8)的调制；第一电光强度调制器(4)，用于接收信号源(5)输出的调制信号的模拟电信号，并对第一激光器(3)产生的相关光进行脉冲调制，同时输出额定频率的脉冲相干光信号；第一光束分束器(6)，用于将第一电光强度调制器(4)输出的脉冲相干光信号进行分离；第二电光强度调制器(7)，用于接收信号源(5)输出的调制信号的模拟电信号，并对第一光束分束器(6)输出的相干激光进行振幅调制，调制后的光信号满足瑞利分布；第一电光相位调制器(8)，用于接收信号源(5)输出的调制信号的模拟电信号，对第二电光强度调制器(7)输出的光信号进行相位调制，调制后的光信号满足均匀分布；经过第二电光强度调制器(7)和第一电光相位调制器(8)的调制后，信号光呈高斯相干态；可调谐激光衰减器(9)，用于将第一电光相位调制器(8)输出的光信号进一步衰减；所述接收端(2)包括：第二激光器(10)，用于生成波长、频率与第一激光器光信号相同的本地本振光信号；第二电光相位调制器(11)，用于对本振光信号进行0或π/2随机相位调制，其随机性由随机数生成器(12)控制；随机数生成器(12)，用于原始密钥串生成，同时也用于控制本地本振光信号的随机相位调制信号输入；第二光束分束器(13)，用于将接收到的光信号与第二电光相位调制器(11)输出的本地本振光信号进行干涉；第一光电探测器(14)和第二光电探测器(15)，用于检测光信号与本振光信号干涉后的信号光强度；差分放大器(16)，用于将第一光电探测器(14)和第二光电探测器(15)的输出信号进行差分放大。