适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统与流程

本发明涉及量子通信技术领域，特别是涉及量子信号驱动技术领域，具体为一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统。

背景技术：

现有技术方案中的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，如图1所示，包含量子态随机输入信号、交流耦合电容、可调增益放大器、宽带电阻网络、宽带放大器、电感或bais_t、调制器。

交流耦合电容功能为使输入信号的交流分量通过，而直流分量不通过；可调增益放大器功能为将收到的信号进行放大，并且增益可调，用以调整最终输出到调制器的电压值；宽带电阻网络功能为将两路信号进行合路输出；宽带放大器的功能为将输入信号放大；电感或bais_t的功能为使电源给宽带放大器供电，并且使信号不向电源方向分流；调制器的功能为接收rf信号后，受控对经过的光信号进行调制，可以是相位调制器或强度调制器等。

在量子通信领域中，会常用到0，1/2，1，3/2四种电平随机的脉冲信号对调制器进行调制，在现有方案中，可以配置一个通道的可调增益放大器使其输出信号幅度是另一路输出幅度的一半，再在后端宽带电阻网络中进行叠加输出，这样在两个输入端加载高速随机光信号后，就能够叠加出0，1/2，1，3/2四种电平的驱动信号用于驱动调制器。

现有方案采用宽带匹配设计，能够满足100khz～10ghz级别的宽带放大，因低频达到了100khz，因此相对非宽带匹配设计，能够将信号质量的恶化量控制在一定范围内，在信号质量要求比较低的调制器系统中勉强可以使用。但在信号质量要求比较高的系统中，它会因基底抖动、幅度抖动等信号质量问题，增大系统的错误率，大大降低系统的性能。而且由于量子态随机光信号的频谱分量很宽，低端接近0hz(即直流)，高端是系统频率的几倍，若要信号不失真的放大，则驱动方案要覆盖低端和高端的需求。实际应用中，高端比较容易实现，低端实现比较困难，由于交流耦合电容和电感或bais_t的存在，会抑制低端信号。而驱动电路带宽低频不够低，就会导致随机光信号放大后信号失真，信号质量变差。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统，用于解决现有适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统中存在的带宽低频不够低带来的基底抖动、信号质量差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统，包括：电流源组，包括至少两个电流源，用于输出可调的电流信号；供电源，与各所述电流源的输入端相连，用于为各所述电流源供电；电流开关组，与各所述电流源的输出端相连，接收一开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制各所述电流源的输出，形成驱动信号；调制器，与所述电流开关组相连，接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号对输入到所述调制器中的量子态随机光信号进行调制。

于本发明的一实施例中，所述开关控制信号为量子态随机输入信号。

于本发明的一实施例中，所述调制器的射频端口与所述电流开关组相连，从所述电流开关组接收所述驱动信号；所述调制器对所述量子态随机光信号的调制量为所述射频端口的电压与所述信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

于本发明的一实施例中，所述电流源组包括两个电流源；其中，一个所述电流源的输出信号幅度为另一个所述电流源的一半，即一个所述电流源的输出信号幅度为1，另一个所述电流源的输出信号幅度为1/2。

于本发明的一实施例中，所述电流开关组控制两个电流源中的一个选通，另一个不选通；或者所述电流开关组控制两个电流源均不选通；或者所述电流开关组控制两个电流源均选通；所述驱动信号为两个电流源的输出信号形成的叠加信号。

于本发明的一实施例中，所述电流源组包括三个电流源；其中，三个所述电流源的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。

于本发明的一实施例中，所述电流开关组控制三个电流源中的一个选通，另外两个不选通；或者所述电流开关组控制三个电流源均不选通。

本发明的实施例还提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，所述适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法包括：通过至少两个电流源输出可调的电流信号；通过电流开关组接收一开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制各所述电流源的输出，形成驱动信号；调制器接收所述电流开关组输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器中的量子态随机光信号进行调制。

于本发明的一实施例中，所述开关控制信号为量子态随机输入信号。

于本发明的一实施例中，所述调制器的射频端口与所述电流开关组相连，从所述电流开关组接收所述驱动信号；所述调制器对所述量子态随机光信号的调制量为所述射频端口的电压与所述信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

于本发明的一实施例中，所述电流源为两个；其中，一个所述电流源的输出信号幅度为另一个所述电流源的一半，即一个所述电流源的输出信号幅度为1，另一个所述电流源的输出信号幅度为1/2。

于本发明的一实施例中，所述电流开关组控制两个所述电流源中的一个选通，另一个不选通；或者所述电流开关组控制两个电流源均不选通；或者所述电流开关组控制两个电流源均选通；所述驱动信号为两个电流源的输出信号形成的叠加信号。

于本发明的一实施例中，所述电流源为三个；其中，三个所述电流源的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。

于本发明的一实施例中，所述电流开关组控制三个所述电流源中的一个选通，另外两个不选通；或者所述电流开关组控制三个所述电流源均不选通。

如上所述，本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统具有以下有益效果：

本发明的技术方案不使用交流耦合电容和电感或bais_t，全通道设计中均实现直流匹配，理论上可实现0hz(即直流)～10ghz以上的宽带驱动，能够满足0hz(即直流)～10ghz级别的宽带驱动(本方案的频率上限理论上不受限制)，有效地解决了现有驱动电路的基底抖动问题，极大的优化了驱动信号的信号质量，同时，本发明的技术方案还解决了宽带放大器方案温度稳定性差，输出信号幅度随温度变化不易补偿等缺点，极大地拓展了系统的环境适应性，使其能够在信号质量要求比较高的系统中使用，提高系统的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为现有技术中适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统的原理框图。

图2显示为本发明的适用于量子态随机光信号的调制器动系统的整体原理框图。

图3显示为本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统的一种具体实施原理框图。

图4显示为本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统的另一种具体实施原理框图。

图5显示为本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法的流程示意图。

元件标号说明

100适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统

110电流源组

1101电流源

1102电流源

1103电流源

110n电流源

120供电源

130电流开关组

140调制器

s110～s130步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图2至图5。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例的目的在于提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统，用于解决现有适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统中存在的带宽低频不够低带来的基底抖动、信号质量差的问题。以下将详细阐述本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法及系统。

实施例1

如图2所示，本发明提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100，包括：电流源组110，供电源120，电流开关组130以及调制器140，其中，如图2所示，所述电流源组110包括至少两个电流源：电流源1101至电流源110n，n为大于等于2的正整数。

以下对本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100进行详细说明。

于本实施例中，所述供电源120与所述电流源组110的输入端相连，用于为所述电流源组110供电，所述电流源组110用于输出可调的电流信号。

其中，所述电流源组110中电流源1101至电流源110n的电流大小是可调的，在实际电路中能够进行调试优化参数。电流源1101至电流源110n可以是压控电流源或数控电流源等各种形式，设计灵活，温度稳定性高，便于进行温度、电压等各种补偿，有精度高、便于集成等特点。

具体地，于本实施例中，n＝2，如图3所示，所述电流源组110包含两个电流源：电流源1101和电流源1102。

其中，所述电流源1102的输出信号幅度为所述电流源1101的一半，例如，所述电流源1101的输出信号幅度为1，另一个所述电流源1102的输出信号幅度为1/2，其中，1和1/2仅代表数量关系而非实际的幅值大小。

由于量子态随机光信号的频谱分量很宽，低端接近0hz(即直流)，高端是系统频率的几倍，若要信号不失真的放大，则驱动方案要覆盖低端和高端的需求。实际应用中，一般都使用了宽带放大器，方案中一般都存在交流耦合电容和电感或bais_t，由于交流耦合电容和电感或bais_t的存在，会抑制低端信号，这样就导致驱动电路的高端比较容易实现，低端实现比较困难。而驱动电路带宽低频不够低，就会导致随机光信号放大后信号失真，信号质量变差。本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100中，不使用交流耦合电容和电感或bais_t，全通道设计中均实现直流匹配，完美的实现了电路功能，使其能够满足0hz(即直流)～10ghz级别以上的宽带驱动电路(本方案的频率上限理论上不受限制)。同时，本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100中，还解决了宽带放大器方案温度稳定性差，输出信号幅度随温度变化不易补偿等缺点，极大地拓展了系统的环境适应性。

所以本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100使其能够满足0hz(即直流)～10ghz级别的宽带驱动(本方案的频率上限理论上不受限制)，完美的解决现有驱动电路的基底抖动问题，极大的优化了驱动信号的信号质量，使其能够在信号质量要求比较高的系统中使用，提高系统的性能。

于本实施例中，所述电流开关组130分别与电流源1101和电流源1102的输出端相连，接收一输入的开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制电流源1101和电流源1102的输出，形成驱动信号。

具体地，于本实施例中，所述开关控制信号为量子态随机输入信号。量子态随机输入信号作为开关控制信号，快速切换电流开关，实现输出电流的快速切换，使电流源1101和电流源1102的输出信号都能够从输出口输出，在调制器140匹配电阻上产生调制器140所需的调制电平，量子态随机输入信号的速率理论上能达到100gbps以上。

于本实施例中，所述电流开关组130控制电流源1101和电流源1102的输出包括：所述电流开关组130控制电流源1101和电流源1102中的一个选通，另一个不选通；或者所述电流开关组130控制电流源1101和电流源1102均不选通；或者所述电流开关组控制电流源1101和电流源1102均选通；所述驱动信号为电流源1101和电流源1102的输出信号形成的叠加信号。

具体地，即所述电流开关组130的功能为通过控制开关控制信号能够实现以下4组功能组合：(1)选通电流源1101，电流源1102不选通；(2)选通电流源1102，电流源1101不选通；(3)电流源1101、电流源1102都不选通；(4)同时选通电流源1101、电流源1102，使这两个信号能够从输出口叠加输出。

于本实施例中，所述调制器140与所述电流开关组130相连，接收所述电流开关组130输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器140中的量子态随机光信号进行调制。

具体地，于本实施例中，所述调制器140的射频端口与所述电流开关组130相连，从所述电流开关组130接收所述驱动信号；所述调制器140对所述量子态随机光信号的调制量为所述射频端口的电压与所述信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100的具体实施过程如下：

在量子通信领域中，会常用到0，1/2，1，3/2四种电平随机的脉冲信号对调制器140进行调制，在本实施例中，可以配置电流源1102通道使其输出电流是电流源1101输出电流的一半，这样在输入端加载随机光信号作为开关控制信号后，就能够叠加出0，1/2，1，3/2四种电平的驱动信号用于驱动调制器140。其中，0，1/2，1，3/2仅代表数量关系而非实际的幅值大小。

具体地，例如，电流源1102的电流信号幅度为1/2、电流源1101的电流信号幅度为1。当电流源1101和电流源1102均不输出时，驱动信号为0电平的驱动信号；当信号幅度为1/2的电流源1102输出，电流源1101不输出时，驱动信号为1/2电平的驱动信号；当信号幅度为1的电流源1101输出，电流源1102不输出时，驱动信号为1电平的驱动信号；当电流源1101和电流源1102均输出时，驱动信号为1电平和1/2电平叠加形成的3/2电平的驱动信号。

本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100解决了现有驱动电路的基底抖动问题，极大的优化了驱动信号的信号质量，使其能够在信号质量要求比较高的系统中使用，提高系统的性能。

实施例2

如图2所示，本发明提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100，包括：电流源组110，供电源120，电流开关组130以及调制器140，其中，如图2所示，所述电流源组110包括至少两个电流源：电流源1101至电流源110n，n为大于等于2的正整数。

以下对本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100进行详细说明。

于本实施例中，所述供电源120与所述电流源组110的输入端相连，用于为电流源组110供电，所述电流源组110用于输出可调的电流信号。

其中，所述电流源组110中电流源1101至电流源110n的电流大小是可调的，在实际电路中能够进行调试优化参数。电流源1101至电流源110n可以是压控电流源或数控电流源等各种形式，设计灵活，温度稳定性高，便于进行温度、电压等各种补偿，有精度高、便于集成等特点。

具体地，于本实施例中，n＝3，如图4所示，所述电流源组110包含包含三个电流源：电流源1101、电流源1102和电流源1103；其中，电流源1101、电流源1102和电流源1103的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2，其中，1/2，1，3/2仅代表数量关系而非实际的幅值大小。

由于量子态随机光信号的频谱分量很宽，低端接近0hz(即直流)，高端是系统频率的几倍，若要信号不失真的放大，则驱动方案要覆盖低端和高端的需求。实际应用中，一般都使用了宽带放大器，方案中一般都存在交流耦合电容和电感或bais_t，由于交流耦合电容和电感或bais_t的存在，会抑制低端信号，这样就导致驱动电路的高端比较容易实现，低端实现比较困难。而驱动电路带宽低频不够低，就会导致随机光信号放大后信号失真，信号质量变差。本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100中，不使用交流耦合电容和电感或bais_t，全通道设计中均实现直流匹配，完美的实现了电路功能，使其能够满足0hz(即直流)～10ghz级别以上的宽带驱动电路(本方案的频率上限理论上不受限制)。同时，本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100中，还解决了宽带放大器方案温度稳定性差，输出信号幅度随温度变化不易补偿等缺点，极大地拓展了系统的环境适应性。

所以本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100使其能够满足0hz(即直流)～10ghz级别的宽带驱动(本方案的频率上限理论上不受限制)，完美的解决现有驱动电路的基底抖动问题，极大的优化了驱动信号的信号质量，使其能够在信号质量要求比较高的系统中使用，提高系统的性能。

于本实施例中，所述电流开关组130与电流源1101、电流源1102和电流源1103的输出端相连，接收输入的开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制电流源1101、电流源1102和电流源1103的输出形成驱动信号。

具体地，于本实施例中，所述开关控制信号为量子态随机输入信号。量子态随机输入信号作为开关控制信号，快速切换电流开关，实现输出电流的快速切换，使电流源1101、电流源1102和电流源1103的输出信号都能够从输出口输出，在调制器140匹配电阻上产生调制器140所需的调制电平，量子态随机输入信号的速率理论上能达到100gbps以上。

于本实施例中，所述电流开关组130控制电流源1101、电流源1102和电流源1103的输出包括：所述电流开关组130控制电流源1101、电流源1102和电流源1103中任一个选通，另外两个不选通；或者控制电流源1101、电流源1102和电流源1103均不选通。

即所述电流开关组130的功能为通过控制开关控制信号能够实现以下4组功能组合：(1)选通电流源1101，电流源1102和电流源1103不选通；(2)选通电流源1102，电流源1101和电流源1103不选通；(3)选通电流源1103，电流源1101和电流源1102不选通；(4)电流源1101、电流源1102、电流源1103都不选通。

于本实施例中，所述调制器140与所述电流开关组130相连，接收所述电流开关组130输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输入到所述调制器140中的量子态随机光信号进行调制。

具体地，于本实施例中，所述调制器140的射频端口与所述电流开关组130相连，从所述电流开关组130接收所述驱动信号；所述调制器140对所述量子态随机光信号的调制量为所述射频端口的电压与所述信号地端口的电压的差值所对应的调制量。

在量子通信系统中，调制器140驱动信号的幅度抖动值是系统的关键指标，直接影响到了系统的错误率，降低调制器140驱动信号的幅度抖动值能够明显的提高系统性能。经理论分析及实验测试，实施例1中使用1/2电流和1电流进行叠加产生3/2电流时，3/2电流的幅度抖动在1/2电流和1电流抖动的基础上产生了进一步的恶化，即1/2电流和1电流的幅值抖动在信号叠加的同时也产生了叠加，导致3/2电流的幅值抖动更大，降低了系统的整体性能。

本实施例使用了电流源1101、电流源1102、电流源1103，分别产生1/2，1，3/2三种电流，不使用电流叠加的方法(电流叠加理论上信号抖动会增加，会恶化信号质量)，确保每路电压信号的信号质量达到最佳，同时电流源1101、电流源1102、电流源1103可以是压控电流源或数控电流源等各种形式，设计灵活，温度稳定性高，便于进行温度、电压等各种补偿，有精度高、便于集成等特点。

本实施例的适用于量子态随机光信号的调制器驱动系统100的具体实施过程如下：

在本实施例中，电流源1101、电流源1102、电流源1103输出三路电流信号分别产生1/2，1，3/2幅度的电流。电流源1101、电流源1102、电流源1103都不输出时即为0电平，电流源1101、电流源1102、电流源1103三路中的一路即可产生1/2，1，3/2电平，这样就能够产生出0，1/2，1，3/2四种电平的驱动信号用于驱动调制器150。所以本实施例规避了1/2电流和1电流进行叠加产生3/2电流时带来的3/2电流幅度抖动恶化问题，产生信号质量更好的3/2电流，极大的优化了驱动信号的信号质量，提高系统的性能。

实施例3

本发明的实施例还提供一种适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法，如图5所示，所述适用于量子态随机光信号的调制器驱动方法包括：

步骤s110，通过至少两个电流源110输出可调的电流信号；

步骤s120，通过电流开关组130接收一开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制各所述电流源110的输出，形成驱动信号；

步骤s130，调制器140接收所述电流开关组130输出的所述驱动信号并根据所述驱动信号对输

于本实施例中，所述开关控制信号为量子态随机输入信号。

于本实施例中的方法可以通过实施例1的系统进行实施：通过电流源1101、电流源1102输出可调的电流信号；其中，一个电流源的输出信号幅度为另一个电流源的一半，例如，所述电流源1101的输出信号幅度为1，另一个所述电流源1102的输出信号幅度为1/2。其中，1/2，1仅代表数量关系而非实际的幅值大小，该方法的实施原理与实施例1相同，在此不再赘述。

于本实施例中的方法也可以通过实施例2的系统进行实施：通过电流源1101、电流源1102和电流源1103输出可调的电流信号；其中，电流源1101、电流源1102和电流源1103的输出信号幅度分别为1/2、1、3/2。其中，1/2、1、3/2仅代表数量关系而非实际的幅值大小。该方法的实施原理与实施例2相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明的技术方案不使用交流耦合电容和电感或bais_t，全通道设计中均实现直流匹配，理论上可实现0hz(即直流)～10ghz以上的宽带驱动，能够满足0hz(即直流)～10ghz级别的宽带驱动(本方案的频率上限理论上不受限制)，有效地解决了现有驱动电路的基底抖动问题，极大的优化了驱动信号的信号质量，同时，本发明的技术方案还解决了宽带放大器方案温度稳定性差，输出信号幅度随温度变化不易补偿等缺点，极大地拓展了系统的环境适应性，使其能够在信号质量要求比较高的系统中使用，提高系统的性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包括通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。