D灯珠替代激光器作为光源，降低了装置成本。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例提供的数据处理后置型的即时真随机信号发生器的原理框 图；
[0027]图2为本发明实施例中分束模式下的NB3N551芯片的引脚接入方式；
[0028]图3为本发明实施例中调制模式下的NB3N551芯片的引脚接入方式；
[0029]图4为本发明实施例中调制模式下NB3N551芯片的电源电压与输出电压关系图，圆 点为测量数据，斜线为线性拟合后的结果；
[0030] 图5为本发明实施例的具体实施例线路图。
【具体实施方式】
[0031] 为解决上述问题，本发明提出了一种具有数据处理后置结构的即时真随机信号发 生器。本发明的随机信号发生器的使用方式为在随机信号产生之后，将随机信号输入某一 需要应用随机信号的装置(即随机信号驱动装置）中，该装置在随机信号驱动下输出运行结 果，最后通过符合处理对运行结果进行筛选，以得到随机信号驱动下的装置运行结果。
[0032] 本发明的随机信号发生器的结构如图1所示，信号发生器包括一个光源、一个光分 束器、两个单光子探测器、两个电分束器、两个信号调制器、一个随机信号驱动装置、一个数 据采集装置和一个数据处理模块;光源用于发出光子;光分束器用于将所述光源发出的光 子随机地透射或反射;两个单光子探测器分别位述光分束器的透射光路和反射光路上，分 别用于探测从所述光分束器透射和反射的光子，并在探测到光子时产生一电脉冲信号;两 个电分束器分别用于对两个单光子探测器输出的电脉冲信号进行电分束后，分束后的一路 输入所述数据采集装置，另一路分别通过两个信号调制器中的一个后输入所述随机信号驱 动装置;两个信号调制器分别用于对输入的电脉冲信号进行幅度调制，以匹配所述随机信 号驱动装置所需电压;随机信号驱动装置用于在电脉冲信号的调控下输出运行结果和同步 电脉冲信号，并将该同步电脉冲信号输入所述数据采集装置;数据采集装置用于将相关数 据输入数据处理模块;数据处理模块用于对数据进行符合处理，以使生成的随机信号获得 良好的统计随机特性。
[0033] 经过两个信号调制器后输入随机信号驱动装置的两路电脉冲信号，随机性体现在 有电脉冲输入时，该电脉冲的输入路径随机，因此该电脉冲信号为随机信号。
[0034] 所述随机信号驱动装置的运行方式为：当作为随机信号的电脉冲信号输入时，该 随机信号驱动装置根据随机信号的输入路径，从两种运行模式中选择一种模式运行，并在 一段时间后输出该随机信号驱动装置的运行结果和与该运行结果在时间上同步的同步电 脉冲信号，同步电脉冲信号作为该运行结果输出的标识。
[0035]需要说明的是，本发明对随机信号驱动装置的具体功能和具体运行步骤等不做要 求，因此这里的运行结果泛指随机信号驱动装置在随机信号输入后，经一段时间运行后的 输出信号。之后根据符合处理后可决定该信号是否保留。
[0036] 在符合处理前，会存在以下两种情况由LED光源的光场统计特性所导致的两路随 机电脉冲信号的生成时刻相隔极短以致在时间上难以分辨;2.由单光子探测器的后脉冲效 应导致的某一路有电脉冲信号生成后，在之后较短时间内会有多个信号于同路生成。这两 种情况下生成的脉冲信号会降低随机信号发生器输出的信号的随机性。通过对6、7路电信 号及随机信号驱动装置的同步电脉冲信号进行符合处理，可以除去以上两种情况下的运行 结果。符合处理的具体步骤将在下面说明，简单讲，即1.丢弃了反射路与透射路同时探测到 光子时对应的脉冲信号，2.在得到一个随机信号之后，丢弃其之后一定时间内于同路产生 的所有信号。符合处理后可得到随机性较高的随机信号。
[0037] 光源发出的光子经过光分束器时被随机透射或反射，随后在单光子探测器探测到 透射路或反射路有光子出射时在相应输出端输出一高电平脉冲信号。电信号经电分束器分 束后，一路输入数据采集装置，另一路通过信号调制器后输入需要随机信号调控的驱动装 置。驱动装置在随机信号调控下输出运行结果和同步电脉冲信号，并将该同步电信号输入 数据采集装置。数据采集装置将数据输入数据处理模块对数据进行符合处理。最后只保留 和经符合处理后剩余同步脉冲信号相对应的随机信号驱动装置的运行结果，从而得到真随 机信号调控下的运行结果。
[0038] 图1中，连线1对应空间光路;连线2、3对应空间光路、光纤耦合器、单模光纤，其中 单模光纤一端接光纤耦合器以接收空间光，单模光纤另一端接单光子探测器;连线4到13对 应信号线或信号对接头。
[0039] 其中，所述连线2和3对应的光程相同，连线4和5、6和7、8和9、10和11对应的信号线 长度相同。
[0040] 其中，所述光源由LED灯珠、光纤耦合器、单模光纤和可调光衰减器组成。LED灯对 准单模光纤端口，令一部分光耦合进单模光纤。单模光纤另一端插入光纤耦合器，将出射光 调制为平行光。平行光经可调光衰减器后其光强被衰减至合适大小；
[0041] 其中，所述光分束器由偏振片和偏振分束器构成，其中偏振片只令特定偏振方向 的线偏振光透射，通过偏振分束器的透射偏振光和反射偏振光为偏振方向相互正交的线偏 振光。调节偏振片角度使透射光偏振方向与偏振分束器的透射和反射偏振方向夹角均为45 度，光通过时会分别以50 %的概率透射或反射；
[0042] 其中，所述单光子探测器为两个型号相同的硅雪崩二极管型单光子探测器，分别 用于探测透射路光子与反射路光子，当有光子被探测到时，输出一标准TTL高电平信号； [0043] 其中，所述信号分束器为On Semiconductor公司生产的NB3N551芯片，引脚接入方 式见图2。其作用是将输入信号分为两路幅度相等的信号，同时保证信号上升时间较短。在 使用过程中V DD引脚接入电压固定。也可以采用其他具有类似功能的高速电分束器；
[0044] 其中，所述信号调制器为On Semiconductor公司生产的NB3N551芯片，引脚接入方 式见图3。其作用是调制信号幅度，具体调制幅度大小取决于随机信号驱动装置需求。也可 以采用其他具有类似功能的高速信号调制器；
[0045]其中，所述NB3N551芯片的输出信号幅度可通过改变VDD引脚接入电压大小来调节， 调制模式下NB3N551芯片输出电压与VDD引脚接入电源电压关系见图5;
[0046]其中，所述NB3N551芯片输入输出电压关系图测试于50欧姆电阻负载的条件下；
[0047] 其中，所述随机信号驱动装置为需要随机信号调控的装置，对于不同随机信号输 入端的输入信号，该装置应进行不同的处理响应，并在经一定延时后输出相应的运行结果；
[0048] 其中，所述数据采集装置为可记录各个输入端口每个输入高点平信号的输入时间 的仪器，可采用IDQ公司生产的ID800型符合计数仪，或其他具有类似功能的数据采集卡； [0049]其中，所述数据处理模块为符合处理程序，其作用是对随机信号和随机信号驱动 装置的同步信号进行符合处理，使剩余的随机信号具有良好的统计随机性，剩余同步信号 对应的驱动装置输出为真随机信号调制下的运行结果；
[0050] 其中，所述单模光纤、光纤耦合器、光分束器、单光子探测器的工作波长应与LED灯 珠的发光波长对应。
[0051] 从本发明的技术方案可以看出，本发明在得到原始随机信号之后，直接将经调制 后的随机信号输入需要随机信号调控的装置，在得到随机驱动装置的输出信号之后再基于 符合处理的结果对其运行结果进行筛选处理，在保证了真随机信号良好随机特性的同时， 缩短了随机信息产生(光子经光分束器透射还是反射)到随机信息被应用（随机电信号输入 驱动装置)的时间。此外通过附加高速信号调制器，本发明可以经较短延时输出脉冲幅度可 调的随机信号，因此可以驱动各类具有不同驱动电压的器件。最后采用LED灯珠替代激光器 作为光源可降低了该发明的成本。
[0052]下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
[0053]本发明的原理基于量子力学的测量定理。偏振光通过偏振分束器时，当光的偏振 方向与偏振分束器的正交偏振基夹角为45度时，光子会以50 %的概率透射或反射，该结果 在光子通过偏振分束器前完全无法预知。若将光子透射和反射分别用"0"和"Γ标记，在测 量多个光子通过偏振分束器后的出射路径后，可以得到一组事先无法预知的随机比特序 列。
[0054]本发明较佳的【具体实施方式】是：
[0055] 所用LED灯珠功率为1W，光谱中心波长为940nm，半高宽为50nm左右。
[0056]由于LED灯珠为热光源，其发出的光场统计特性满足热光场分布，具有聚束效应， 因此应将光强衰减至足够小，以使大部分光