波分复用偏振补偿系统的发送装置及接收装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种波分复用偏振补偿系统的发送装置及接收装置，发送装置包括：参考光发送模块、信号光发送模块及波分复用模块；参考光发送模块用于制备一组弱光窄脉冲共轭偏振光作为参考光信号；信号光发送模块用于发送信号光信号；波分复用模块用于所述参考光信号与所述信号光信号进行波分复用后得到波分复用光信号。本发明专利技术实施例通过采用两种同波长非正交偏振态参考光避免了不同波长参考光在光纤信道中受到偏振态变化影响不同的问题，通过将参考光设置为单光子量级减小了参考光噪声对信号光探测产生的影响，通过提出一种新的接收装置中的实时探测补偿算法可保持系统高补偿速率运行，降低了系统误码率并实现稳定工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
波分复用偏振补偿系统的发送装置及接收装置


[0001]本专利技术涉及量子通信领域，尤其涉及一种波分复用偏振补偿系统的发送装置及接收装置。

技术介绍

[0002]相比于传统的通信技术，量子通信具有大信息传输容量，信息传输的绝对安全和高传输速率高等优势，作为量子通信中发展最快和实用性最强的基于量子密钥分发的量子保密通信技术，近年来受到军事，国防，航天，银行等行业的重点关注。量子密钥分发是基于量子力学中海森堡不确定性原理，量子态不可克隆性基本原理，在发送端和接收端建立起共享的密钥，利用“一次一密”的加密方式，实现真正意义的无条件安全特性。
[0003]目前量子密钥分发系统主要采用的编码方式有偏振编码和相位编码，利用光子偏振编码的量子密钥分发系统具有密钥生成效率高的优势，偏振编码方式通常使用两组正交偏振态的光来进行编码，即使用水平偏振态|H>，垂直偏振态|V>，45
°
偏振态|+>和135
°
偏振态|
‑
>实现编码。在理想的单模光纤中，光信号以相互垂直的线偏振模的形态存在，且这两个相互垂直的偏振模具有相同的传输常数，其耦合的偏振态在传输过程中将不受到影响，但由于普通光纤容易产生由应力，温度，偏振效应或光纤本身制作缺陷等多种因素引起的双折射效应，将会导致信道中传输的通信光子的偏振态产生随机变化，比如信号源发送水平偏振态|H>的光，经过普通光路传输后偏振态容易发生改变，接收端接收到的光可能不再是水平偏振态，因此丢失偏振信息。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种波分复用偏振补偿系统的发送装置及接收装置，采用波长相同的一组弱光窄脉冲共轭偏振光作为参考光，避免不同波长参考光受信道对不同偏振态变化影响不同的问题，减小参考光散射噪声对信号光探测的影响，降低系统误码率并实现实时的偏振补偿工作。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种波分复用偏振补偿系统的发送装置，包括参考光发送模块、信号光发送模块及波分复用模块；
[0006]所述参考光发送模块包括依次连接的激光器、强度调制器、偏振编码器及衰减器；所述激光器用于产生连续偏振光，所述强度调制器用于将所述连续偏振光进行幅度调制后，得到窄脉冲偏振光；所述偏振编码器用于对所述窄脉冲偏振光进行处理后输出一组波长相同的窄脉冲共轭偏振光；所述衰减器用于将所述窄脉冲共轭偏振光衰减至单光子量级，得到一组弱光窄脉冲共轭偏振光作为参考光信号；
[0007]所述信号光发送模块用于发送信号光信号；
[0008]所述波分复用模块用于将所述参考光信号与所述信号光信号进行波分复用，得到波分复用光信号。
[0009]在可选的实施方式中，所述偏振编码器包括发送端分束器、光延时器、发送端手动
偏振控制器、发送端法拉第旋转器和耦合器；
[0010]所述发送端分束器的第一端与所述强度调制器的输出端连接，所述发送端分束器的第二端与所述发送端手动偏振控制器的输入端连接，所述发送端分束器的第三端与所述光延时器的输入端连接；
[0011]所述发送端手动偏振控制器的输出端经过所述发送端法拉第旋转器与所述耦合器的第一端连接，所述耦合器的第二端与所述光延时器的输出端连接，所述耦合器的第三端与所述衰减器连接；
[0012]所述窄脉冲偏振光通过所述发送端分束器分为发送端的第一参考光和第二参考光，所述第一参考光经所述发送端手动偏振控制器调整偏振态后，通过所述发送端法拉第旋转器将所述第一参考光的偏振态旋转45
°
，再进入所述耦合器；
[0013]所述第二参考光经所述光延时器后进入所述耦合器；所述第一参考光和所述第二参考光通过所述耦合器输出一组波长相同的所述窄脉冲共轭偏振光。
[0014]在可选的实施方式中，还包括：
[0015]脉冲信号发生器，用于控制所述强度调制器对所述激光器输出的连续偏振光信号进行幅度调制，以得到窄脉冲偏振光信号。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种波分复用偏振补偿系统的接收装置，包括解波分复用模块、参考光接收模块、信号光接收模块及控制模块；
[0017]所述解波分复用模块用于对来自波分复用偏振补偿系统的发送装置的波分复用光信号进行解波分复用，获得参考光信号和信号光信号；
[0018]所述参考光接收模块包括接收端分束器、第一接收模块和第二接收模块；所述接收端分束器用于将所述参考光分为接收端的第一参考光和第二参考光；所述第一接收模块和所述第二接收模块分别用于对所述第一参考光和所述第二参考光进行探测计数，并将探测结果输出至所述控制模块；
[0019]所述信号光接收模块用于接收信号光信号；
[0020]所述控制模块用于根据所述探测结果对所述参考光信号进行偏振补偿操作。
[0021]在可选的实施方式中，所述第一接收模块包括接收端第一手动偏振控制器、接收端法拉第旋转器、第一偏振分束器和第一单光子探测器；所述第二接收模块包括接收端第二手动偏振控制器、第二偏振分束器和第二单光子探测器；所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器均包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；
[0022]所述接收端分束器的第一端用于接收所述解波分复用模块输出的参考光信号，所述接收端分束器的第二端与所述接收端第一手动偏振控制器的输入端连接，所述接收端分束器的第三端与所述接收端第二手动偏振控制器的输入端连接；所述接收端第一手动偏振控制器的输出端经过所述接收端法拉第旋转器与所述第一偏振分束器的第二端口连接，所述第一偏振分束器的第四端口与所述第一单光子探测器连接；
[0023]所述接收端第二手动偏振控制器的输出端与所述第二偏振分束器的第一端口连接，所述接收端第二偏振分束器的第三端口与所述第二单光子探测器连接；
[0024]所述第一参考光通过所述接收端第一手动偏振控制器及所述接收端法拉第旋转器，将所述第一参考光的偏振态旋转45
°
后，进入所述第一偏振分束器的第二端口，所述第一单光子探测器用于对所述第一偏振分束器的第四端口输出的光信号进行选取并探测计
数，获得第一探测结果；
[0025]所述第二参考光通过所述接收端第二手动偏振控制器后，进入所述第二偏振分束器的第一端口，所述第二单光子探测器用于对所述第二偏振分束器的第三端口输出的光信号进行选取并探测计数，获得第二探测结果；
[0026]所述控制模块用于根据所述第一探测结果和所述第二探测结果对所述参考光信号进行偏振补偿操作。
[0027]在可选的实施方式中，所述第一偏振分束器及所述第二偏振分束器为同类型的2*2偏振分束器，所述第一偏振分束器的第二端口用于输入快轴对准偏振光，所述第一偏振分束器的第四端口用于输出所述快轴对准偏振光。所述第二偏振分束器的第一端口用于输入慢轴对准偏振光，所述第二偏振分束器的第三端口用于输出所述慢轴对准偏振光。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波分复用偏振补偿系统的发送装置，其特征在于，包括参考光发送模块、信号光发送模块及波分复用模块；所述参考光发送模块包括依次连接的激光器、强度调制器、偏振编码器及衰减器；所述激光器用于产生连续偏振光，所述强度调制器用于将所述连续偏振光进行幅度调制后，得到窄脉冲偏振光；所述偏振编码器用于对所述窄脉冲偏振光进行处理后输出一组波长相同的窄脉冲共轭偏振光；所述衰减器用于将所述窄脉冲共轭偏振光衰减至单光子量级，得到一组弱光窄脉冲共轭偏振光作为参考光信号；所述信号光发送模块用于发送信号光信号；所述波分复用模块用于将所述参考光信号与所述信号光信号进行波分复用，得到波分复用光信号。2.根据权利要求1所述的波分复用偏振补偿系统的发送装置，其特征在于：所述偏振编码器包括发送端分束器、光延时器、发送端手动偏振控制器、发送端法拉第旋转器和耦合器；所述发送端分束器的第一端与所述强度调制器的输出端连接，所述发送端分束器的第二端与所述发送端手动偏振控制器的输入端连接，所述发送端分束器的第三端与所述光延时器的输入端连接；所述发送端手动偏振控制器的输出端经过所述发送端法拉第旋转器与所述耦合器的第一端连接，所述耦合器的第二端与所述光延时器的输出端连接，所述耦合器的第三端与所述衰减器连接；所述窄脉冲偏振光通过所述发送端分束器分为发送端的第一参考光和第二参考光，所述第一参考光经所述发送端手动偏振控制器调整偏振态后，通过所述发送端法拉第旋转器将所述第一参考光的偏振态旋转45
°
，再进入所述耦合器；所述第二参考光经所述光延时器后进入所述耦合器；所述第一参考光和所述第二参考光通过所述耦合器输出一组波长相同的所述窄脉冲共轭偏振光。3.根据权利要求1所述的波分复用偏振补偿系统的发送装置，其特征在于，还包括：脉冲信号发生器，用于控制所述强度调制器对所述激光器输出的连续偏振光信号进行幅度调制，以得到窄脉冲偏振光信号。4.一种波分复用偏振补偿系统的接收装置，其特征在于，包括解波分复用模块、参考光接收模块、信号光接收模块及控制模块，所述解波分复用模块用于对来自波分复用偏振补偿系统的发送装置的波分复用光信号进行解波分复用，获得参考光信号和信号光信号；所述参考光接收模块包括接收端分束器、第一接收模块和第二接收模块；所述接收端分束器用于将所述参考光分为接收端的第一参考光和第二参考光；所述第一接收模块和所述第二接收模块分别用于对所述第一参考光和所述第二参考光进行探测计数，并将探测结果输出至所述控制模块；所述信号光接收模块用于接收信号光信号；所述控制模块用于根据所述探测结果对所述参考光信号进行偏振补偿操作。5.根据权利要求4所述的波分复用偏振补偿系统的接收装置，其特征在于，所述第一接收模块包括接收端第一手动偏振控制器、接收端法拉第旋转器、第一偏振
分束器和第一单光子探测器；所述第二接收模块包括接收端第二手动偏振控制器、第二偏振分束器和第二单光子探测器；所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器均包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述接收端分束器的第一端用于接收所述解波分复用模块输出的参考光信号，所述接收端分束器的第二端与所述接收端第一手动偏振控制器的输入端连接，所述接收端分束器的第三端与所述接收端第二手动偏振控制器的输入端连接；所述接收端第一手动偏振控制器的输出端经过所述接收端法拉第旋转器与所述第一偏振分束器的第二端口连接，所述第一偏振分束器的第四端口与所述第一单光子探测器连接；所述接收端第二手动偏振控制器的输出端与所述第二偏振分束器的第一端口连接，所述接收端第二偏振分束器的第三端口与所述第二单光子探测器连接；所述第一参考光通过所述接收端第一手动偏振控制器及所述接收端法拉第旋转器，将所述第一参考光的偏振态旋转45
°
后，进入所述第一偏振分束...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金东，曹若琳，彭清轩，韩思宇，沈琦琦，魏正军，於亚飞，张智明，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：