用于量子密钥分发系统的光电模拟装置、测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置、测试装置。一种光电模拟装置，包括：光信号转换模块，用于将信号光驱动信号转换为预定脉宽、预定形式的模拟光信号；路径衰减模拟模块，用于根据预定的衰减率随机丢失所述模拟光信号中的部分脉冲，以获得衰减后的电压信号；探测效率模拟模块，用于根据预定的探测效率随机通过所述衰减后的电压信号的部分脉冲，以获得可探测的电压信号；错误率模拟模块，用于根据预定的错误率将部分所述可探测的电压信号进行随机翻转，以获得翻转后的电压信号；延时模块，用于按照预定的传输延时将所述翻转后的电压信号进行延时处理，以获得模拟探测信号。该装置可用于光学部分设计完成之前进行电路部分的测试，测试成本低且实现简单。

【技术实现步骤摘要】
用于量子密钥分发系统的光电模拟装置、测试装置
本技术涉及量子通信
，尤其涉及一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置、测试装置。
技术介绍
随着量子理论与技术的发展，量子密钥分发(QKD)技术是日趋实用化，其以单光子为信息载体，以光纤为量子通道，以量子理论的测不准原理和未知量子态不可克隆原理保证了该通信技术理论上的无条件安全性。在量子密钥分发系统的开发中，包括电路部分和光路部分的开发，电路部分主要是包括产生光驱动信号的驱动模块、控制信号模块以及密钥产生模块等，光路部分主要包括激光器、量子态编码模块、量子态解码模块和单光子探测器等，相对于电路部分，光路部分的开发更为复杂，开发周期也更长。在现有技术中，通常是在电路部分开发完成之后，等待光路部分的开发完成，而后利用完整的量子密钥分发系统进行电路部分和光路部分的调试和性能的测试，进而确定系统的性能是否满足要求。这样，会增加整个系统开发的周期，而且系统调试过程中，会同时涉及电路和光路部分，难以实现问题的定位。
技术实现思路
本技术提供了一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置、测试装置，无需任何光学器件，实现光信号的模拟，利用模拟光信号进行测试，缩短系统开发周期，测试成本低且实现简单，易于定位测试中出现问题的原因。本技术提供了一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置，包括：光信号转换模块，用于将信号光驱动信号转换为预定脉宽、预定形式的模拟光信号；路径衰减模拟模块，用于根据预定的衰减率随机丢失所述模拟光信号中的部分脉冲，以获得衰减后的电压信号；探测效率模拟模块，用于根据预定的探测效率随机通过所述衰减后的电压信号的部分脉冲，以获得可探测的电压信号；错误率模拟模块，用于根据预定的错误率将部分所述可探测的电压信号进行随机翻转，以获得翻转后的电压信号；延时模块，用于按照预定的传输延时将所述翻转后的电压信号进行延时处理，以获得模拟探测信号，所述模拟探测信号用于基矢比对。可选地，所述信号光驱动信号为第一脉宽的LVDS信号，所述模拟光信号为第二脉宽的LVTTL信号，在所述光信号转换模块中，将第一脉宽的LVDS信号转换为第一脉宽的CML信号，将第一脉宽的CML信号转换为第一脉宽的LVPECL信号，将第一脉宽的LVPECL信号转换为第二脉宽的LVPECL信号，将第二脉宽的LVPECL信号转换为第二脉宽的LVTTL信号。可选地，所述光信号转换模块包括依次连接的比较器、交流耦合电路、D触发器和电平转换芯片，所述信号光驱动信号依次经过比较器、交流耦合电路、D触发器和电平转换芯片的转换，获得所述模拟光信号。可选地，还包括：同步信号转换模块，用于将同步光驱动信号转换为预定形式的模拟同步信号，所述模拟同步信号用于系统同步。可选地，所述同步信号为LVDS信号，所述模拟同步信号为LVTTL信号，在所述同步信号转换模块中，将LVDS信号转换为CML信号，将CML信号转换为LVPECL信号，将LVPECL信号转换为LVTTL信号。可选地，所述同步信号转换模块包括依次连接的比较器、交流耦合电路和电平转换芯片，所述同步光驱动信号依次经过比较器、交流耦合电路和电平转换芯片的转换，获得所述模拟同步信号。可选地，还包括：模拟光电信号检测单元，用于对所述模拟光信号和/或模拟同步信号进行检测。可选地，所述路径衰减模拟模块、探测效率模拟模块和错误率模拟模块由FPGA芯片实现。本技术还提供了一种用于量子密钥分发系统的测试装置，用于量子密钥分发系统中电路部分的测试，该测试装置包括：上述任一所述的光电模拟装置，用于产生模拟探测信号，模拟探测信号用于电路部分进行基矢比对，电路部分根据基矢比对，生成量子密钥；判断模块，用于判断量子密钥是否正确。本技术实施例提供的用于量子密钥分发系统的光电模拟装置及测试装置，光信号转换模块将信号光驱动信号转换为模拟光信号的电压信号，进一步对该电压信号依次按照衰减率进行脉冲衰减、探测效率进行脉冲减少和错误率进行翻转之后，进一步进行延时处理，这样，将信号光驱动信号转化为了模拟探测信号，信号光驱动信号是用于驱动量子光源产生量子光信号的信号，通过将该驱动信号进行模拟转换，进一步用于基矢比对，进而可以进一步用于密钥的产生和电路部分的测试，整个过程不需要光学器件，可在光学部分设计完成之前进行电路部分的测试，测试成本低且实现简单，易于定位测试中出现问题的原因，缩短开发周期。附图说明为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为根据本技术实施例的用于量子密钥分发系统的光电模拟装置的结构示意图；图2为根据本技术实施例提供的光信号转换模块的结构示意图；图3为根据本技术实施例提供的同步信号转换模块的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。量子密钥分发系统，即QKD系统，通常包括电路部分和光路部分，电路部分主要是包括产生光驱动信号的驱动模块、控制信号模块以及密钥产生模块等，分别用于产生驱动信号、控制信号以及产生密钥，光路部分主要包括激光器、量子态编码模块、量子态解码模块和单光子探测器等。QKD系统的电路部分包括发送方和接收方，QKD系统产生密钥的过程为：发送方产生同步光和信号光的驱动信号，该驱动信号驱动激光器产生光信号，光信号经过编码、光纤传输及解码后，送给单光子探测器，探测器经过特定处理后产生特定的电信号，并传送给电路部分的接收方，发送方和接收方相互连接，再对发送方和接收方的数据进行基矢比对等处理之后，协商产生量子密钥。正如
技术介绍
中的描述，QKD系统的电路部分通常先开发完成，为了缩短开发周期，在光路部分开发完成前进行电路部分的测试，本技术提出了一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置，以下将结合具体的实施例，对用于量子密钥分发系统的光电模拟装置进行详细的描述。参考图1所示，所述光电模拟装置300包括：光信号转换模块310，用于将信号光驱动信号转换为预定脉宽、预定形式的模拟光信号；路径衰减模拟模块320，用于根据预定的衰减率随机丢失所述模拟光信号中的部分脉冲，以获得衰减后的电压信号；探测效率模拟模块330，用于根据预定的探测效率随机通过所述衰减后的电压信号的部分脉冲，以获得可探测的电压信号；错误率模拟模块340，用于根据预定的错误率将部分所述可探测的电压信号进行随机翻转，以获得翻转后的电压信号；延时模块350，用于按照预定的传输延时将所述翻转后的电压信号进行延时处理，以获得模拟探测信号，所述模拟探测信号用于基矢比对。该光电模拟装置300用于模拟QKD系统的光路部分的功能，将QKD系统电路部分200的发送方210发出的信号光驱动信号经过该光电模拟装置之后，将获得的模拟探测信号发送至QKD系统电路部分200的接收方220。根据不同的电路设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置，其特征在于，包括：光信号转换模块，用于将信号光驱动信号转换为预定脉宽、预定形式的模拟光信号；路径衰减模拟模块，用于根据预定的衰减率随机丢失所述模拟光信号中的部分脉冲，以获得衰减后的电压信号；探测效率模拟模块，用于根据预定的探测效率随机通过所述衰减后的电压信号的部分脉冲，以获得可探测的电压信号；错误率模拟模块，用于根据预定的错误率将部分所述可探测的电压信号进行随机翻转，以获得翻转后的电压信号；延时模块，用于按照预定的传输延时将所述翻转后的电压信号进行延时处理，以获得模拟探测信号，所述模拟探测信号用于基矢比对。

【技术特征摘要】
1.一种用于量子密钥分发系统的光电模拟装置，其特征在于，包括：光信号转换模块，用于将信号光驱动信号转换为预定脉宽、预定形式的模拟光信号；路径衰减模拟模块，用于根据预定的衰减率随机丢失所述模拟光信号中的部分脉冲，以获得衰减后的电压信号；探测效率模拟模块，用于根据预定的探测效率随机通过所述衰减后的电压信号的部分脉冲，以获得可探测的电压信号；错误率模拟模块，用于根据预定的错误率将部分所述可探测的电压信号进行随机翻转，以获得翻转后的电压信号；延时模块，用于按照预定的传输延时将所述翻转后的电压信号进行延时处理，以获得模拟探测信号，所述模拟探测信号用于基矢比对。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号光驱动信号为第一脉宽的LVDS信号，所述模拟光信号为第二脉宽的LVTTL信号，在所述光信号转换模块中，将第一脉宽的LVDS信号转换为第一脉宽的CML信号，将第一脉宽的CML信号转换为第一脉宽的LVPECL信号，将第一脉宽的LVPECL信号转换为第二脉宽的LVPECL信号，将第二脉宽的LVPECL信号转换为第二脉宽的LVTTL信号。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述光信号转换模块包括依次连接的比较器、交流耦合电路、D触发器和电平转换芯片，所述信号光驱动信号依次经过比较器、交流耦合电路、D触发器和电平转换芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，蒋连军，慈兆会，王其兵，
申请(专利权)人：上海国盾量子信息技术有限公司，科大国盾量子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31