用于提取雪崩信号的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于提取雪崩信号的方法和装置，所述方法包括：获取单光子探测器输出的APD信号，所述APD信号包括随着门控信号的上升沿而产生的上尖峰以及随着门控信号的下降沿而产生的下尖峰；确定所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置，以通过门控信号的门宽来确定所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置；移动符合门信号，以使符合门信号的下降沿的延时位置与所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置对齐；将所述APD信号和甄别阈值之间的比较结果与符合门信号进行与运算，以从所述APD信号中提取出雪崩信号。本发明专利技术能够有效地避免由门控信号引起的尖峰噪声对雪崩信号提取的影响，从而使得量子通信系统的成码率得到大幅度地提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
用于提取雪崩信号的方法和装置


[0001]本专利技术涉及量子通信
，尤其涉及用于在量子通信系统中提取雪崩信号的方法和装置。

技术介绍

[0002]目前，在量子通信系统（诸如，量子密钥分发系统）所使用的单光子探测器主要通过雪崩二极管（Avalanche Photodiode，简称APD）来探测携带有编码信息的光脉冲。
[0003]然而，在基于门控方式控制的APD中，由于APD自身结电容的存在会导致APD信号随着门控脉冲的上升沿和下降沿而产生尖峰噪声电压，并且这些尖峰噪声电压的强度远大于由单光子触发的雪崩信号的强度，因而导致雪崩信号可能会被这些尖峰噪声电压湮没而无法被提取出来，进而降低了量子通信系统的成码率。
[0004]因此，如何将雪崩信号从这些尖峰噪声电压中有效地提取出来成为量子通信系统中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供用于提取雪崩信号的方法和装置。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供一种用于提取雪崩信号的方法，所述方法包括：获取单光子探测器输出的APD信号，所述APD信号包括随着门控信号的上升沿而产生的上尖峰以及随着门控信号的下降沿而产生的下尖峰；确定所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置，以通过门控信号的门宽来确定所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置；移动符合门信号，以使符合门信号的下降沿的延时位置与所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置对齐；将所述APD信号和甄别阈值之间的比较结果与符合门信号进行与运算，以从所述APD信号中提取出雪崩信号。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，所述确定所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置的步骤包括：将符合门信号的门宽调整到最大，以按照预定步长自所述APD信号的上方向所述APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到所述脉冲计数从无到有为止；将符合门信号的门宽调整到最小，以按照预定步长自所述APD信号的左侧向所述APD信号的右侧逐步移动符合门信号，并且针对每次移动的符合门信号统计由于所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，并且记录符合门信号在所述脉冲计数首次从无到有时的第一延时位置以及符合门信号在所述脉冲计数首次从有到无时的第二延时位置；将所述第一延时位置与所述第二延时位置之间的中点确定为所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述甄别阈值基于在未发生雪崩情况下的所述APD信号中的与所述下尖峰相邻的雪崩区段内的峰值而被确定。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括：将符合门信号的门宽调整为与雪崩
区段的时长相同，以按照预定步长自所述APD信号的上方向所述APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于位于雪崩区段内的所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到所述脉冲计数从无到有为止。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供一种用于提取雪崩信号的装置，所述装置包括：APD信号获取单元，被配置为获取单光子探测器输出的APD信号，所述APD信号包括随着门控信号的上升沿而产生的上尖峰以及随着门控信号的下降沿而产生的下尖峰；尖峰位置确定单元，被配置为确定所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置，以通过门控信号的门宽来确定所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置；符合门调整单元，被配置为移动符合门信号，以使符合门信号的下降沿的延时位置与所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置对齐；以及甄别符合单元，被配置为将所述APD信号和甄别阈值之间的比较结果与符合门信号进行与运算，以从所述APD信号中提取出雪崩信号。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述尖峰位置确定单元包括：阈值扫描单元，被配置为将符合门信号的门宽调整到最大，以按照预定步长自所述APD信号的上方向所述APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到所述脉冲计数从无到有为止；符合门扫描单元，被配置为将符合门信号的门宽调整到最小，以按照预定步长自所述APD信号的左侧向所述APD信号的右侧逐步移动符合门信号，并且针对每次移动的符合门信号统计由于所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，记录符合门信号在所述脉冲计数首次从无到有时的第一延时位置以及符合门信号在所述脉冲计数首次从有到无时的第二延时位置；以及延时位置确定计算，被配置为将所述第一延时位置与所述第二延时位置之间的中点确定为所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述甄别阈值基于在未发生雪崩情况下的所述APD信号中的与所述下尖峰相邻的雪崩区段内的峰值而被确定。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述阈值扫描单元被进一步配置为将符合门信号的门宽调整为与雪崩区段的时长相同，以按照预定步长自所述APD信号的上方向所述APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于位于雪崩区段内的所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到所述脉冲计数从无到有为止。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如前面所述的用于提取雪崩信号的方法。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供一种计算装置，所述计算装置包括：处理器；以及存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如前面所述的用于提取雪崩信号的方法。
[0016]根据本专利技术的示例性实施例的用于提取雪崩信号的方法和装置不仅能够在不增加新投入（诸如，其他光学器件或电器件）的前提下从APD信号中提取出雪崩信号，而且能够有效地避免由门控信号引起的尖峰噪声对雪崩信号提取的影响，从而使得量子通信系统的成码率得到大幅度地提升。
附图说明
[0017]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述目的和特点将会变得更加清楚。
[0018]图1示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于提取雪崩信号的方法的流程图。
[0019]图2示出了根据本专利技术的示例性实施例的包括上尖峰和下尖峰的APD信号的示意图。
[0020]图3示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于确定APD信号中的上尖峰的延时位置的示意图。
[0021]图4示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于确定APD信号中的上尖峰的延时位置的另一示意图。
[0022]图5示出了根据本专利技术的示例性实施例的用于使符合门信号的下降沿的延时位置与APD信号中的下尖峰的延时位置对齐的示意图。
[0023]图6示出了根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提取雪崩信号的方法，其特征在于，所述方法包括：获取单光子探测器输出的APD信号，所述APD信号包括随着门控信号的上升沿而产生的上尖峰以及随着门控信号的下降沿而产生的下尖峰；确定所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置，以通过门控信号的门宽来确定所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置；移动符合门信号，以使符合门信号的下降沿的延时位置与所述APD信号中的所述下尖峰的延时位置对齐；将所述APD信号和甄别阈值之间的比较结果与符合门信号进行与运算，以从所述APD信号中提取出雪崩信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置的步骤包括：将符合门信号的门宽调整到最大，以按照预定步长自所述APD信号的上方向所述APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到所述脉冲计数从无到有为止；将符合门信号的门宽调整到最小，以按照预定步长自所述APD信号的左侧向所述APD信号的右侧逐步移动符合门信号，并且针对每次移动的符合门信号统计由于所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，并且记录符合门信号在所述脉冲计数首次从无到有时的第一延时位置以及符合门信号在所述脉冲计数首次从有到无时的第二延时位置；将所述第一延时位置与所述第二延时位置之间的中点确定为所述APD信号中的所述上尖峰的延时位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甄别阈值基于在未发生雪崩情况下的所述APD信号中的与所述下尖峰相邻的雪崩区段内的峰值而被确定。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将符合门信号的门宽调整为与雪崩区段的时长相同，以按照预定步长自所述APD信号的上方向所述APD信号的下方逐步减小甄别阈值，并且针对每次减小的甄别阈值统计由于位于雪崩区段内的所述APD信号中的部分信号超过甄别阈值而产生的脉冲与符合门信号进行与运算所产生的脉冲计数，直到所述脉冲计数从无到有为止。5.一种用于提取雪崩信号的装置，其特征在于，所述装置包括：APD信号获取单元，被配置为获取单光子探测器输出的APD信号，所述APD信号包括随着门控信号的上升沿而产生的上尖峰以及随着门控信号的下降沿而产生的下尖峰；尖峰位置确定单元，被配置为确定所述APD信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柳平，范永胜，童丽婷，佘祥胜，李南，王其兵，万相奎，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：