The invention discloses a submarine communication system based on continuous variable quantum key distribution and its implementation method, belonging to the field of underwater communication technology. The optical signal is output and entered into the receiving end by the system of the first laser, the first electro-optic intensity modulator, the second electro-optic intensity modulator, the first electro-optic phase modulator, attenuator and the first collimator modulation at the transmitting end. The second laser generates local oscillation light, which is modulated by the third electro-optic intensity modulator and the second electro-optic phase modulator, and the light output at the transmitting end. The signal enters the homodyne detector for detection, and finally establishes the security key within the effective distance. The invention applies the continuous variable quantum key distribution technology to the free space submarine communication, overcomes the shortcoming of simple underwater optical communication distance and ensures the system security, and provides the point-to-point transmission mode between the free space equipment and the underwater equipment and the information transmission mode between the multiple underwater equipment with the free space equipment as the transfer station.
【技术实现步骤摘要】
基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统及其实现方法
本专利技术属于水下通信
,特别是涉及一种基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统及其实现方法。
技术介绍
水下通信技术在海洋探索、军事通信等领域应用广泛,传统的水下通信采用声波技术实现。声波技术存在许多固有的缺陷,例如带宽低、易展宽、延时高和安全性低等。现代水下通信逐渐开始采用光通信技术,光通信具有高频带、指向性好等优点,但也存在很难克服的缺点。由于光在水中传播的衰减相较于自由空间和光纤要高很多,因此水下光通信系统往往只能运行在很短的距离,大约在百米的范围内,因此在实际应用中收到了很大的局限。此外,传统光通信系统中,由于光在水中传播时也会发生展宽,因此第三者可以通过一定的技术手段窃取到部分信息,对通信系统的安全性产生威胁。量子密钥分发是一种可以建立在不可信量子信道上的加密通信协议,通信双方共享的安全密钥是由量子力学的不可克隆和测不准原理得到保证的。在实际的量子密钥分发系统中,如果由第三方的窃听者加入,必定会增加系统的额外噪声,通信双方通过对信道的估计和监测可以及时发现窃听者的存在。目前,量子密钥分发主要由离散变量和连续变量两种实现方案。相较于离散变量量子密钥分发技术,连续变量方案有其独特的优势:无需制备单光子,对相干光进行衰减调制即可制备量子态;更贴近经典的光通信系统,适合在实际应用中使用;在接收端可使用零差平衡探测器进行量子信号的接收测量,检测效率更高。量子通信在自由空间和水介质中的可行性已经得到实验证明,如何通过结合量子密钥分发技术实现自由空间对潜通信系统,实现长距离、安全的对潜通信系统对现代通信 ...
【技术保护点】
1.一种基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于,该系统由位于自由空间中的发送端(1)和位于水中的接收端(2)构成;所述发送端(1)包括:第一激光器(3),用于产生原始的连续相干激光;第一电光强度调制器(4),用于将第一激光器生成的连续相干激光调制成脉冲光信号;第二电光强度调制器(5),用于调制脉冲光信号的振幅,将振幅大小调制成服从瑞利分布;第一电光相位调制器(6),用于将光信号在相位上进行调制,将相位大小调制成服从均匀分布U;经过第二电光强度调制器(5)和第一电光相位调制器(6)的调制后,信号光呈高斯相干态|X+jP>,即信号光光场正交分量X和正交分量P服从高斯分布,其中,X=Acosθ,P=Asin(θ),A和θ分别表示信号的振幅和相位;衰减器(7),用于对光信号的能量进一步衰减;第一准直器(8),用于将光纤中的光信号切换成在自由空间中传输,且用于将光束对准第二准直器(9);所述接收端(2)包括:第二准直器(9),用于接收光信号,将采集到的光信号转成光纤传输并输入到零差探测器(13);零差探测器(13),用于对光信号进行零差检测;分束器(14),用于将接收到的信号光与本振 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于,该系统由位于自由空间中的发送端(1)和位于水中的接收端(2)构成;所述发送端(1)包括:第一激光器(3),用于产生原始的连续相干激光;第一电光强度调制器(4),用于将第一激光器生成的连续相干激光调制成脉冲光信号;第二电光强度调制器(5),用于调制脉冲光信号的振幅,将振幅大小调制成服从瑞利分布;第一电光相位调制器(6),用于将光信号在相位上进行调制,将相位大小调制成服从均匀分布U;经过第二电光强度调制器(5)和第一电光相位调制器(6)的调制后,信号光呈高斯相干态|X+jP>,即信号光光场正交分量X和正交分量P服从高斯分布,其中,X=Acosθ,P=Asin(θ),A和θ分别表示信号的振幅和相位;衰减器(7),用于对光信号的能量进一步衰减;第一准直器(8),用于将光纤中的光信号切换成在自由空间中传输,且用于将光束对准第二准直器(9);所述接收端(2)包括:第二准直器(9),用于接收光信号,将采集到的光信号转成光纤传输并输入到零差探测器(13);零差探测器(13),用于对光信号进行零差检测;分束器(14),用于将接收到的信号光与本振光进行干涉;第二激光器(10),用于产生本振光;第三电光强度调制器(11),用于调制本振光的振幅;第二电光相位调制器(12),用于调制本振光的相位;第一光电探测器(15)、第二光电探测器(16),用于检测信号光与本振光干涉后的信号光强度;差分放大器(17),用于将第一光电探测器(15)、第二光电探测器(16)的电信号进行差分放大操作;所述零差探测器(13)由分束器(14)、第一光电探测器(15)、第二光电探测器(16)和差分放大器(17)构成。2.根据权利要求1所述的基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于,所述第一激光器(3)输出波长为550nm的相干激光;所述第二激光器(10)输出波长为550nm的本振光。3.根据权利要求1所述的基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于,所述分束器(14)进行干涉的波长范围为400nm-700nm,分光比为50:50。4.根据权利要求1所述的基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于,所述第一电光强度调制器(4)、第二电光强度调制器(5)和第三电光强度调制器(11)均支持C段和L段光波长范围的调制,最高带宽均为12.5Gb/s,消光比均大于20dB。5.根据权利要求1所述的基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于,所述第一电光相位调制器(6)和第二电光相位调制器(12)的最高带宽均为10GHz,消光比均大于20dB,损耗均小于2.5dB。6.根据权利要求1所述的基于连续变量量子密钥分发的对潜通信系统,其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭迎,谢才浪,王一军,黄端,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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