一种基于光开关的发射机编码装置及方法制造方法及图纸

本申请提供一种基于光开关的发射机编码装置及方法。其中发射机编码装置主要包括：发出周期性光脉冲的激光光源以及由编码信号进行控制的光脉冲控制装置，其中光脉冲控制装置的光路选择装置用于将激光光源发出的一路光脉冲光路发送到至少四路光脉冲光路中的某一路中去，其中两路光路经过MZ干涉仪、一路光路串有光纤延迟线，一路光路无需光纤延迟线，完成时间相位编码。经过光纤延迟线和无需光纤延迟线的这两条光路经第一合束器合束后，与MZ干涉仪后的出射光路经第二合束器合束。因此解决了以下问题：相位控制器控制和标定复杂；激光光源老化出现相位编码脉冲前后脉冲间隔的变化导致的错误率；注入锁定效果的不明确和由此引入的错误率；原有装置的控制复杂度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光开关的发射机编码装置及方法
本申请涉及光通讯
，具体涉及一种基于光开关的发射机编码装置及方法。
技术介绍
量子通讯技术是目前安全性得到严格证明的一种通讯安全技术，已达到实用化、产业化水平。量子通讯是使用量子态产生量子密钥，使用量子密钥对需要传输的数据进行量子加密处理后传输的一种通讯技术。现有量子通信系统对光的时间及相位进行编码的装置和方案基本情况如图1所示：激光光源1发出周期性光脉冲，经过MZ干涉仪2后，光脉冲在时域上被分成前后两个光脉冲；这两个光脉冲经过强度调制器11后，强度调制器11将前个脉冲或者后个的幅度调制为将近0的水平，即完成时间编码；此后，两个光脉冲依次经过相位调制器12，相位调制器12对其中一个脉冲进行相位调制，即完成相位调制。以上强度调制器11和相位调制器12可交换顺序，从而在编码上先完成相位调制后完成时间调制，这种方式也可以完成整体的时间相位编码。现有量子通信系统对光的时间及相位进行编码的装置和方案主要有如下两种：一种装置如图2所示，该发射机编码装置采用主激光光源21注入锁定编码激光光源22，完成相位调制。主激光光源21注入前进入MZ干涉仪2完成相位固定，然后经过环形器23注入编码激光光源22。注入后，通过注入锁定技术将编码激光光源22发出前后两个时序脉冲的相位锁定。相连的两个光脉冲经过环形器23进入相位调制器，将相位调制为π。另外一种时间相位编码的发射机编码装置如图3所示，该装置是采用多个激光光源分别进行相位和时间的调制，其中，第一相位编码激光器31和第二相位编码激光器32发出光脉冲进入MZ干涉仪2，完成相位固定；时间编码激光器33发出时间编码的光脉冲；以上两路光脉冲进入合束器34合成一束，完成时间相位编码。然而若采用图2所示的装置，需要使用注入锁定技术及相位调制器调制。注入锁定本身模型复杂，没有完整的理论支持，相位锁定的效果很难判断，注入锁定所带来的激光光源反射引入的错误率也很难避免。而且主激光光源随着时间的推移，会出现老化现象，导致主激光光源发出的相位编码脉冲前后脉冲间隔变化导致干涉对比度变化，同时光的相位调制就会出现偏差，另外该种发射机编码装置中存在相位调制器，其控制和标定也较为复杂。若采用图3所示的装置，不同激光光源发射出的光存在光谱差异及光脉冲形状差异，从而易因此被攻击。另外，这两种方案均需要两路光源，分别完成脉冲相位和脉冲时间间隔的控制。而且这两种编码方式，均需要从属激光光源进行时间编码，对于激光光源的要求比较高。
技术实现思路
本申请提供一种光强度调制的实时维稳装置及方法，以解决现有的方案中的①相位控制器控制和标定复杂；②激光光源老化导致的相位编码脉冲前后脉冲间隔的变化导致的错误率；③注入锁定效果的不明确和由此引入的错误率；④需要两路光源及由此带来的控制复杂度和光源发出的光脉冲难以完全一致的问题。本申请的第一方面，提供一种基于光开关的发射机编码装置，包括：发出周期性光脉冲的激光光源、光路选择装置、MZ干涉仪、光纤延迟线，第一合束器以及第二合束器。所述光路选择装置用于让所述激光光源发出的光脉冲经过入射端的某一光纤进入光路选择装置后至少四路光路中的一路。其中第一路光脉冲光路以及第二路光脉冲光路分别与所述MZ干涉仪的入射端两臂连接；后输出一路相位调制的光脉冲。其中第三路光脉冲光路经过一路光纤延迟线后与第四路光脉冲光路连接到第一合束器的两根输入光纤；所述MZ干涉仪的出射端与第一合束器的输出光纤连接到第二合束器的两根输入光纤。优选地，所述光路选择装置是1Xn的高速光开关，其中n≥2，n为正整数。优选地，所述光路选择装置2为1个1X4高速光开关或3个1X2的高速光开关。优选地，当所述的光路选择装置2为3个1X2的高速光开关优选地，其中的1个高速光开关一端与所述激光光源连接，另一端分出的两条光路分别与其余2个高速光开关连接。优选地，所述光路选择装置2还可以是1个分束器后连接2个1X2的高速光开关。优选地，其中的所述分束器一端与所述激光光源连接，另一端射出的两条光路分别与2个高速光开关连接。优选地，这个装置通过编码信号控制的电压控制所述高速光开关的关闭以及导通状态。本申请的另一方面，提供一种基于光开关的编码方法，应用于输出时间相位编码的光脉冲方案中任意一项所述的基于光开关的发射机编码装置，编码步骤为：控制所述光路选择装置导通第一路光脉冲光路和/或第二路光脉冲光路，完成相位差固定；控制所述光路选择装置导通第三路光脉冲光路和/或第四路光脉冲光路，完成时间差的固定。由以上方案可知，本申请具有以下有益效果：本方案仅使用单个激光光源，无多激光光源存在的安全漏洞；本方案无需注入锁定技术，在调制前增加干涉仪，该干涉仪与接收方的干涉仪参数一致(即干涉长度的匹配)，减弱发射方因老化导致波长改变带来的影响，增加了系统的可靠性；本方案器件简单，无相位调制器，且无须使用相位锁定技术，就能够实现单个激光光源对时间以及相位的调制；激光光源发射周期的脉冲光，其光谱、时域脉冲特性比随机调制的要好多，同时无需在激光光源内完成时间编码，降低了对激光光源的要求；本方案理解简单，操作方便，无需复杂的光电线路调试过程。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为现有时间相位发射机编码装置的一般结构图；图2为现有单编码激光光源的发射机编码装置；图3为现有多个激光光源的发射机编码装置；图4为本申请的一种发射机编码装置原理图；图5为本申请的另外一种发射机编码装置原理图；图6为本申请的另外一种发射机编码装置原理图；图7为本申请对应的时间相位编码脉冲示意图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。本申请的第一方面，提供一种基于光开关的发射机编码装置，包括：发出周期性光脉冲的激光光源1、光路选择装置2、MZ干涉仪3、光路延迟线4、第一合束器5以及第二合束器6；所述光路选择装置2用于将所述激光光源1发出的光脉冲进入到光路选择装置2后面的至少四路光脉冲光路中的一路；其中第一路光脉冲光路F1以及第二路光脉冲光路F2分别与所述MZ干涉仪3的入射端两臂连接；其中第三路光脉冲光路F3经过一路光纤延迟线4后与第四路光脉冲光路F4连接到第一合束器5的两根入射光纤；第一合束器5的输出光纤和MZ干涉仪3的出射端的光纤连接到第二合束器6的两根入射光纤。所述激光光源1发出的光脉冲，经过整套装置后，从所述第二合束器6的输出端输出时间相位编码的光脉冲，时间相位编码脉冲参阅图7对应的时间相位编码脉冲示意图.因此，本申请的发射机编码装置中只含有一个激光光源1，因此无多激光光源存在的安全漏洞。本申请的发射机编码装置包括一个激光光源1、光路选择装置2、MZ干涉仪3、光纤延迟线4、第一合束器5、第二合束器6以及必要的起到连接作用的光纤，因此无需注入锁定技术。本申请的发射机编码装置无需在调制前增加干涉仪，该干涉仪与接收方的干涉仪参数一致即干涉长度的匹配，由此减弱了发射方因老化导致波长改变带来的影响，增加了系统的可靠性。本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光开关的发射机编码装置，其特征在于，包括：发出周期性光脉冲的激光光源（1）、由编码信号进行控制的光路选择装置（2）、MZ干涉仪（3）、光纤延迟线（4）、第一合束器（5）、第二合束器（6）以及若干光纤和/或尾纤；所述光路选择装置用于将所述激光光源（1）发出的一路光脉冲光路发送到四路光脉冲光路中的某一条上；其中第一路光脉冲光路（F1）以及第二路光脉冲光路（F2）分别与所述MZ干涉仪（3）的入射端两臂连接，经过所述MZ干涉仪（3）后输出一路相位调制光脉冲光路；其中第三路光脉冲光路（F3）经过一路光纤延迟线（4）后与第四路光脉冲光路（F4）通过第一合束器（5）输出时间调制光脉冲光路；所述相位调制光脉冲光路与所述时间调制光脉冲光路通过第二合束器（6）合束，输出时间相位编码的光脉冲。

【技术特征摘要】
1.一种基于光开关的发射机编码装置，其特征在于，包括：发出周期性光脉冲的激光光源（1）、由编码信号进行控制的光路选择装置（2）、MZ干涉仪（3）、光纤延迟线（4）、第一合束器（5）、第二合束器（6）以及若干光纤和/或尾纤；所述光路选择装置用于将所述激光光源（1）发出的一路光脉冲光路发送到四路光脉冲光路中的某一条上；其中第一路光脉冲光路（F1）以及第二路光脉冲光路（F2）分别与所述MZ干涉仪（3）的入射端两臂连接，经过所述MZ干涉仪（3）后输出一路相位调制光脉冲光路；其中第三路光脉冲光路（F3）经过一路光纤延迟线（4）后与第四路光脉冲光路（F4）通过第一合束器（5）输出时间调制光脉冲光路；所述相位调制光脉冲光路与所述时间调制光脉冲光路通过第二合束器（6）合束，输出时间相位编码的光脉冲。2.根据权利要求1所述的基于光开关的发射机编码装置，其特征在于，所述光路选择装置（2）是1X4的高速光开关。3.根据权利要求1所述的基于光开关的发射机编码装置，其特征在于，所述光路选择装置（2）为3个1X2的高速光开关。4.根据权利要求3所述的基于光开关的发射机编码装置，其特征在于，其中的1个高速光开关一端与所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐修峰，穆道生，
申请(专利权)人：北京中创为南京量子通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32