一种用于qkd系统的同步装置制造方法
【专利摘要】本发明属于量子保密通信【技术领域】，具体公开了一种用于QKD系统的同步装置，包括发送同步光和信号光的发送装置、光电转换装置、可调延时模块、单光子探测器和数据处理模块，其特征在于：发送装置发送的信号光的频率远大于同步光的频率，两个频率成倍数关系，同步光和信号光均在同一根光纤中传输，光电转换装置和可调延时模块之间设置有低抖动倍频器，用于将光电转换装置输出的同步电信号倍频至与信号光相同的频率信号输出，供可调延时模块使用以生成与信号光同频率的单光子探测器的门控信号，以及供数据处理模块使用以完成后续处理。本发明能够减小同步光对信号光的影响，并保证探测器正常的门控信号，能有效提高QKD系统成码率。
【专利说明】 —种用于QKD系统的同步装置
【技术领域】
[0001]本发明属于量子保密通信【技术领域】，具体涉及一种用于QKD系统的同步装置。
【背景技术】
[0002]量子通信是目前公认的理论上无条件安全的通信方式，拥有巨大的应用前景，但是量子密钥成码率较低是制约量子通信应用的一个重要因素，因此需要想办法提高成码率。一般采取的方式有两种:提高量子密钥分发(QKD)系统工作频率，提高单光子探测器的探测效率。在现有的探测条件下，提高QKD系统工作频率，需要相应的同步系统支持。
[0003]同步系统的功能是使得发送方和接收方的光脉冲能够一一对应，完成位置比对过程。QKD的同步功能需要传送同步光和信号光，通常将同步光和信号光在同一根光纤中进行同频传输，这样同步光和信号光受环境影响可保持一致，且能够节省光纤成本。
[0004]由于同步光和信号光是同频在同一根光纤中传输的，而且同步光是强光，信号光是单光子信号，因此同步光容易对信号光产生较大的影响(主要为瑞利散射、拉曼散射等)，具体影响程度和同步光的强度有关，一般光强越大则影响越大。这会引起QKD系统错误率的增加，最终降低QKD系统的成码率。
[0005]可以通过降低同步光的光强来减小同步光对信号光的影响，但是同步光强度也不能降得太低，这是因为同步光的光电探测器有灵敏度的限制，如果同步光强度降低至探测器灵敏度附近，会导致同步光的探测困难甚至丢失，这对系统同步是致命的。因此，要保证同步光能够被准确地探测到，同步光需要一个合适的光强。
[0006]此外，由于同步光和信号光是同频的，如果采取提升信号光发光速率的方式来提高QKD系统的成码率，则速率提升幅度会因为同步光对信号光的影响增大而受到限制，从而制约QKD系统工作频率的提高。
【发明内容】
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出一种用于QKD系统的同步装置，该装置能够减小同步光对信号光的影响，并保证探测器正常的门控信号，能有效提高QKD系统成码率。
[0008]所述的用于QKD系统的同步装置，包括发送同步光和信号光的发送装置、光电转换装置、可调延时模块、单光子探测器和数据处理模块，其特征在于:发送装置发送的信号光的频率远大于同步光的频率，两个频率成倍数关系，同步光和信号光均在同一根光纤中传输，光电转换装置和可调延时模块之间设置有低抖动倍频器，用于将光电转换装置输出的同步电信号倍频至与信号光相同的频率信号输出，供可调延时模块使用以生成与信号光同频率的单光子探测器的门控信号，以及供数据处理模块使用以完成后续处理。
[0009]优选地，所述低抖动倍频器为锁相环。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]1.在相同信号光发光速率的情况下，发送低频的同步光能大大降低同步光对信号光的影响，从而有效控制QKD系统错误率，提高QKD系统成码率；
[0012]2.通过倍频方式产生和信号光频率一致的探测器门控信号，保证了单光子探测器的正常工作；
[0013]3.该同步装置支持信号光频率的提升，在同步光频率不变的条件下，信号光可以提升至更高的频率，从而支持高速QKD系统，提高QKD系统成码率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
[0015]图1是本发明用于QKD系统的同步装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明进行详细的描述。
[0017]图1是本发明用于QKD系统的同步装置的结构示意图，如图所示，本发明包括发送同步光和信号光的发送装置、光电转换装置、可调延时模块、单光子探测器和数据处理模块。发送装置发送的信号光的频率远大于同步光的频率，两个频率成倍数关系，同步光和信号光均在同一根光纤中传输，光电转换装置和可调延时模块之间设置有低抖动倍频器，用于将光电转换装置输出的同步电信号倍频至与信号光相同的频率信号输出，供可调延时模块使用以生成与信号光同频率的单光子探测器的门控信号，以及供数据处理模块使用以完成后续处理。
[0018]以10kHz同步光和20MHz信号光为例，本发明的具体工作步骤如下:
[0019]1.发送装置发送10kHz同步光及20MHz信号光,二者均在同一根光纤中传输；
[0020]2.同步光进入光电转换装置，转换成10kHz同步电信号，经低抖动倍频器(本实施例中为锁相环)倍频至20MHz同步电信号，再经延时模块输出，作为单光子探测器的门控信号;
[0021]3.20MHz信号光进入单光子探测器，在20MHz探测器门控信号的有效时间内被探测；
[0022]4.倍频后经延时模块输出的同步电信号和单光子探测器的输出信号，进入数据处理模块进行后续处理(位置比对等过程)。
[0023]综上所述，本发明在相同信号光发光速率的情况下，发送低频的同步光能大大降低同步光对信号光的影响，从而有效控制QKD系统错误率，提高QKD系统成码率。同时，该同步装置支持信号光频率的提升，在同步光频率不变的条件下，信号光可以提升至更高的频率，从而支持高速QKD系统，提高QKD系统成码率。此外,本发明通过倍频方式产生和信号光频率一致的探测器门控信号，保证了单光子探测器的正常工作。
[0024]需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
[0025]本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于QKD系统的同步装置，包括发送同步光和信号光的发送装置、光电转换装置、可调延时模块、单光子探测器和数据处理模块，其特征在于:发送装置发送的信号光的频率远大于同步光的频率，两个频率成倍数关系，同步光和信号光均在同一根光纤中传输，光电转换装置和可调延时模块之间设置有低抖动倍频器，用于将光电转换装置输出的同步电信号倍频至与信号光相同的频率信号输出，供可调延时模块使用以生成与信号光同频率的单光子探测器的门控信号，以及供数据处理模块使用以完成后续处理。
2.如权利要求1所述的一种用于QKD系统的同步装置，其特征在于:所述低抖动倍频器为锁相环。
【文档编号】H04L9/08GK104468092SQ201310434795
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】不公告发明人 申请人:安徽量子通信技术有限公司