本发明专利技术公开了一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其通过实时侦测偏振探测器探测到的偏振光的功率值，并将其反馈给控制单元，控制单元通过计算波片应转动至的角度值，控制电机驱动波片转动，实现自动控制，操作简单，效率高，且能够实时进行偏振补偿；且波片应转动至的角度值的计算不依赖于偏振探测器的探测效率以及波片自身提供的参数值，使得本发明专利技术方法在复杂的控制环境下也具有很强的自适应能力；其通过计算每次校正后的偏振补偿性能指标，确定是否进行下一次校正，通过多次校正后能够使偏振补偿性能指标达到理想值，校正精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种偏振补偿技术，尤其是涉及一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法。
技术介绍
量子保密通信是量子力学和密码学相结合的产物，是基于量子力学测不准定理和单光子不可克隆定理发展起来的一种全新的安全通信技术，而量子密钥分发作为其中最先获得应用的分支，近年来受到了广泛关注。量子密钥分发一般采用光子作为通信的物理载体，利用光子的偏振态进行信息编码，具有结构简单的优点，通常利用两组相互正交的偏振态，即水平偏振态|H>，垂直偏振态|V>以及45°偏振态|D>，135°偏振态|A>进行编码。采用普通的单模光纤作为量子态从光源到发射端的量子信道时，由于目前普通的单模光纤不完美，因此普通的单模光纤在拉制过程中会产生双折射效应，会使光子的偏振态发生改变，而光子的偏振态的改变会增加量子通信的误码率，这使得基于偏振编码的量子密钥分发变得困难。因此，量子密钥分发过程中的偏振补偿是一个必须解决的技术问题。为了克服偏振效应对量子保密通信带来的不利影响和制约，需要一种能将光纤中一个输入偏振态转换为一个需要的偏振态的偏振控制器件，这种器件称为偏振控制器。基于LiNbO3材料的偏振控制器，虽然控制速度比较快，但是插入损耗高、偏振相关损耗大，并且有至少九个参数需要优化，使用复杂且造价高，因此实际中，一般常采用基于多个延迟固定、方位角可变的波片作为偏振控制器来减少插入损耗和生产成本。对于利用可旋转的波片组合作为偏振控制器的偏振补偿系统，通常采用一次性直接计算出每个波片需要旋转的角度值的方法，虽然控制过程简单，但是依赖于偏振探测器的探测效率以及波片自身提供的参数值，这对于复杂的控制环境不具有很好的自适应能力，一旦偏振探测器的探测效率下降或者波片的参数测量不准确，那么一次性直接计算得到的角度值结果就可能会有很大的偏差，且直接计算得到的结果只有一种，在校正精度不高的情况下，无法继续提高偏振补偿系统的偏振性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其在复杂的控制环境下也具有很强的自适应能力，且校正精度高。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其特征在于包括以下步骤：①在控制单元中，设定三个波片的初始角度值均为0度，设定三个波片可转动到的角度值的范围为-180度～+180度，并令k表示校正次数，k的初始值为1；②控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动至初始角度值；③控制单元随机生成第k次校正时每个波片转动的角度偏移量，将第k次校正时第i个波片转动的角度偏移量记为ΔPk(i)，其中，1≤i≤3，三个波片各自转动的角度偏移量的幅值相同，而方向存在区别；④控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk-1(i)+ΔPk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C1,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时Pk-1(i)＝0，当k≠1时Pk-1(i)表示第k-1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DH1,k、DV1,k、DD1,k、DA1,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑤控制单元再次控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk-1(i)-ΔPk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C2,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时Pk-1(i)＝0，当k≠1时Pk-1(i)表示第k-1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DH2,k、DV2,k、DD2,k、DA2,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑥控制单元计算第k次校正时每个波片应转动至的角度值，将第k次校正时第i个波片应转动至的角度值记为Pk(i)，Pk(i)＝Pk-1(i)+γ×ΔPk(i)×(C1,k-C2,k)，其中，γ表示增益系数；⑦控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其特征在于包括以下步骤：①在控制单元中，设定三个波片的初始角度值均为0度，设定三个波片可转动到的角度值的范围为‑180度～+180度，并令k表示校正次数，k的初始值为1；②控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动至初始角度值；③控制单元随机生成第k次校正时每个波片转动的角度偏移量，将第k次校正时第i个波片转动的角度偏移量记为ΔPk(i)，其中，1≤i≤3，三个波片各自转动的角度偏移量的幅值相同，而方向存在区别；④控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk‑1(i)+ΔPk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光依次经过单模光纤通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C1,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时Pk‑1(i)＝0，当k≠1时Pk‑1(i)表示第k‑1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DH1,k、DV1,k、DD1,k、DA1,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑤控制单元再次控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk‑1(i)‑ΔPk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C2,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时Pk‑1(i)＝0，当k≠1时Pk‑1(i)表示第k‑1次校正时第i个波片所转动至的角度值，DH2,k、DV2,k、DD2,k、DA2,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；⑥控制单元计算第k次校正时每个波片应转动至的角度值，将第k次校正时第i个波片应转动至的角度值记为Pk(i)，Pk(i)＝Pk‑1(i)+γ×ΔPk(i)×(C1,k‑C2,k)，其中，γ表示增益系数；⑦控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算第k次校正后的偏振补偿性能指标，记为Ck，其中，1≤i≤3，...
【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其特征在于包括以下步骤：
①在控制单元中，设定三个波片的初始角度值均为0度，设定三个波片可转动到的
角度值的范围为-180度～+180度，并令k表示校正次数，k的初始值为1；
②控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动至初始角度值；
③控制单元随机生成第k次校正时每个波片转动的角度偏移量，将第k次校正时第i
个波片转动的角度偏移量记为ΔPk(i)，其中，1≤i≤3，三个波片各自转动的角度偏移
量的幅值相同，而方向存在区别；
④控制单元控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单元控
制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk-1(i)+ΔPk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振光，
在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，
偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量的功
率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|V>光
分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光依次经过单模光纤通过三
块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量的功
率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|A>光
分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输出|
H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个波片
转动后的偏振补偿性能指标，记为C1,k，其中，
1≤i≤3，当k＝1时Pk-1(i)＝0，当k≠1时Pk-1(i)表示第k-1次校正时第i个波片所转动
至的角度值，DH1,k、DV1,k、DD1,k、DA1,k对应表示该次三块波片转动后偏振探测器输
出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；
⑤控制单元再次控制三个电机驱动各自对应的波片转动，对于第i个波片，控制单
元控制第i个电机驱动第i个波片转动至Pk-1(i)-ΔPk(i)度；然后由光源发射出|H>偏振
光，在|H>偏振光经过单模光纤依次通过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振
光，偏振探测器中用于测量|H>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|H>光分量
的功率值，且偏振探测器中用于测量|V>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|
V>光分量的功率值；再使光源发射出|D>偏振光，在|D>偏振光经过单模光纤依次通
\t过三块波片出射后，偏振探测器接收出射的偏振光，偏振探测器中用于测量|D>光分量
的功率值的功率探测器测量并记录|D>光分量的功率值，且偏振探测器中用于测量|
A>光分量的功率值的功率探测器测量并记录|A>光分量的功率值；接着偏振探测器输
出|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值给控制单元；最后控制单元计算三个
波片转动后的偏振补偿性能指标，记为C2,k，其中，1≤i≤3，当k＝1时Pk-1(i)＝0，当k≠1时Pk-1(i)表示第k-1次校正时第i个波片
所转动至的角度值，DH2,k、DV2,k、DD2,k、DA2,k对应表示该次三块波片转动后偏振探
测器输出的|H>、|V>、|D>、|A>四种光分量的功率值；
⑥控制单元计算第k次校正时每个波片应转动至的角度值，将第k次校正时第i个波
片应转动至的角度...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘尉悦，曹蕾，王潮泽，李凤芝，钟先锋，吴腾，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。