一种光驱动模块及量子密钥分发系统技术方案

本申请提供一种光驱动模块及量子密钥分发系统，涉及量子通信技术领域，其中光驱动模块包括：激光器驱动单元和激光器；激光器驱动包括使能控制模块、Mod电流驱动、Bias电流驱动，使能控制模块包括温度使能控制单元和光源输出使能控制单元，温度使能控制单元包括激光器温控。激光器温控包括TEC驱动和温度信号处理单元，该激光器温控将激光器的工作温度控制在合适的温度范围内，从而保障激光器输出稳定波长的光源，为量子密钥发射机提供优质光源，使量子密钥发射机正常稳定工作，发射出满足需求的量子密钥。求的量子密钥。求的量子密钥。

【技术实现步骤摘要】
一种光驱动模块及量子密钥分发系统


[0001]本申请涉及量子通信
，具体涉及一种光驱动模块及量子密钥分发系统。

技术介绍

[0002]随着量子理论与技术的发展，量子密钥分发技术也日趋成熟，量子密钥分发技术的开发主要涉及控制电路设计和光路设计。其中控制电路设计方面主要解决的问题是提供稳定可靠的大电流低电压的供电电源以及如何使控制电路的电流和激光器的中心波长保持长时间的稳定。
[0003]据相关研究表明，在控制电路电流恒定的情况下，激光器的工作温度每升高1℃，激光器产生的激光波长将增加0.2nm～0.3nm。因此如何实现将激光器的工作温度控制在合适的温度范围内，且温度的起伏小于0.1℃，保证激光器具有良好的工作性能，进而激光器才能输出稳定的中心波长，而只有激光器输出稳定波长的光源，才能激发量子密钥发射机稳定产生有效的量子密钥。
[0004]而在现有技术中，并不能实现激光器工作温度的稳定有效控制，导致激光器不能输出稳定波长的光源，从而阻碍了量子密钥分发技术的发展，因此亟需开发能够有效控制激光器工作温度在稳定范围内的技术，以保障激光器中心波长的稳定。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本技术提供一种光驱动模块及量子密钥发射机，其中光驱动模块中的温度使能控制单元设计有激光器温控，使得激光器的工作温度与目标温度一致，保障了激光器的中心波长的稳定，有效解决了激光器工作温度不稳定导致激光器产生光源的中心波长不稳定的问题。
[0006]为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种光驱动模块，该光驱动模块包括多个激光器驱动和多个激光器，其中每个激光器驱动均包括使能控制模块、DAC转换器和ADC转换器。使能控制模块包括温度使能控制单元和光源输出使能控制单元，温度使能控制单元包括激光器温控，所述光源输出使能控制单元包括Mod电流驱动和Bias电流驱动。所述DAC转换器连接于Mod电流驱动、Bias电流驱动和TEC驱动，所述DAC转换用于将数字信号转换成模拟信号后输出模拟信号，所述模拟信号用于控制Mod电流驱动输出的Mod电流和Bias电流驱动输出的Bias电流的大小。所述ADC转换器与温度信号处理单元连接，所述ADC转换器用于将所述温度信号处理单元探测到的激光器温度的模拟信号转换成数字信号。
[0008]基于该光驱动模块，通过激光器温控控制激光器的工作温度，使激光器的工作温度与设定的目标温度一致，进而保证激光器输出光源的中心波长稳定，最终保证量子密钥发射机正常工作，产生满足需求的量子密钥。
[0009]一种可能的设计方案中，激光器温控包括TEC驱动和温度信号处理单元，TEC驱动的+端口与TEC驱动的
‑
端口之间串联热电制冷器，TEC驱动包括温度电压放大器和PID补偿
放大器，温度信号处理单元连接控制模块接收所述激光器的温度信号。
[0010]可选地，Mod电流驱动调制激光器产生光源，Bias电流驱动调节输出光源脉冲的特性。
[0011]可选地，多个激光器包括第一激光器、第二激光器和第三激光器，第一激光器生成种子光源，第二激光器生成信号光源，第三激光器生成同步光源。
[0012]可选地，第一激光器与第二激光器的工作脉冲同源，所述种子光源注入第二激光器，第二激光器受到种子光源的激发，发出与种子光源同频的光信号，光信号经过态的调制和衰减形成量子信号，同步光源形成经典信号。
[0013]可选地，第一激光器和第三激光器是带隔离的电吸收激光器或者内调制激光器，第二激光器是无隔离的电吸收激光器或者内调制激光器。
[0014]第二方面，提供一种量子密钥分发系统，包括光驱动模块和量子密钥发射机，所述光驱动模块采用上述任意一项光驱动模块；
[0015]所述量子密钥发射机包括光源模块、时间相位调制模块、分束装置、相位时间编码模块、保偏偏振分束器。时间相位调制模块包括路径选择单元和时间相位编码单元。路径选择单元包括高速偏振调制器以及偏振分束器，高速偏振调制器的一端与偏振分束器连接。时间相位编码单元包括第一光路、第二光路以及合束器，第一光路和第二光路的路径长度不同，第一光路和第二光路中的光脉冲通过合束器后输入至主光路中。偏振分束器，用于将高速偏振调制器输出的光脉冲输入至所述第一光路和/或第二光路中。分束装置通过三条光路连接于相位时间编码模块。保偏偏振分束器设置有两个输入端和一个输出端，相位时间编码模块通过两条光路连接于保偏偏振分束器的两个输入端。
[0016]可选地，分束装置为光分束器或者光开关或者集成光分束器和光开关。
[0017]可选地，时间相位调制模块还包括诱骗态调制单元。诱骗态调制单元包括第一强度调制器和第二强度调制器。第一强度调制器设置于所述第一光路上，第二强度调制器设置于所述第二光路上。
[0018]可选地，相位时间编码模块包括第一不等臂干涉仪和偏振调制器，第一不等臂干涉仪包括长臂、短臂、第一分束器和第一偏振分束器，第一分束器设置有两个输入端和两个输出端，分束装置通过两条光路连接于所述第一分束器的两个输入端，第一偏振分束器的输出端连接于保偏偏振分束器的一个输入端，分束装置通过另一条光路连接于偏振调制器的输入端，偏振调制器的输出端连接于保偏偏振分束器的另一个输入端。
[0019]可选地，相位时间编码模块包括第一不等臂干涉仪、光路延迟线以及第二偏振分束器，第一不等臂干涉仪包括长臂、短臂、第一分束器和第一偏振分束器，第一分束器设置有一个输入端和两个输出端，分束装置通过一条光路连接于第一分束器的输入端，第一偏振分束器的输出端连接于保偏偏振分束器的一个输入端；第二偏振分束器设置有两个输入端和一个输出端，分束装置通过另外两条光路连接于第二偏振分束器的两个输入端，分束装置与所述第二偏振分束器之间的两条光路中的一条光路上设置所述光路延迟线，第二偏振分束器的输出端连接于保偏偏振分束器的另一个输入端。
附图说明
[0020]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本技术公开的
范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本技术的理解，并不是具体限定本技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本技术。
[0021]图1为本申请提供的量子密钥分发系统的结构示意图；
[0022]图2为本申请提供的光驱动模块的结构示意图；
[0023]图3为本申请量子密钥发射机的第一种实施例示意图；
[0024]图4为本申请量子密钥发射机的第二种实施例示意图；
[0025]图5为本申请量子密钥发射机的第三种实施例示意图；
[0026]图6为本申请量子密钥发射机的第四种实施例示意图；
[0027]图7为本申请量子密钥发射机的第五种实施例示意图；
[0028]图8为本申请的电吸收激光器的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光驱动模块，其特征在于，包括多个激光器驱动和多个激光器；每个所述激光器驱动均包括使能控制模块、DAC转换器和ADC转换器；所述使能控制模块包括温度使能控制单元和光源输出使能控制单元，温度使能控制单元包括激光器温控，所述激光器温控包括TEC驱动和温度信号处理单元；所述光源输出使能控制单元包括Mod电流驱动和Bias电流驱动；所述DAC转换器连接于Mod电流驱动、Bias电流驱动和TEC驱动，所述DAC转换器用于将数字信号转换成模拟信号后输出模拟信号，所述模拟信号用于控制Mod电流驱动输出的Mod电流和Bias电流驱动输出的Bias电流的大小；所述ADC转换器与温度信号处理单元连接，所述ADC转换器用于将所述温度信号处理单元探测到的激光器温度的模拟信号转换成数字信号。2.根据权利要求1所述的光驱动模块，其特征在于，所述TEC驱动的+端口与TEC驱动的
‑
端口之间串联热电制冷器，所述TEC驱动包括温度电压放大器和PID补偿放大器，所述温度信号处理单元连接控制模块以接收所述激光器的温度信号。3.根据权利要求1所述的光驱动模块，其特征在于，所述Mod电流驱动调制激光器产生光源，所述Bias电流驱动调节输出光源脉冲的特性；所述多个激光器包括第一激光器、第二激光器和第三激光器；所述第一激光器生成种子光源，所述第二激光器生成信号光源，所述第三激光器生成同步光源。4.根据权利要求3所述的光驱动模块，其特征在于，所述第一激光器与第二激光器的工作脉冲同源，所述种子光源注入第二激光器，第二激光器受到种子光源的激发，发出与种子光源同频的光信号，所述光信号经过态的调制和衰减形成量子信号，所述同步光源经过调制得到经典信号。5.根据权利要求3所述的光驱动模块，其特征在于，所述第一激光器和第三激光器是带隔离的电吸收激光器或者内调制激光器，第二激光器是无隔离的电吸收激光器或者内调制激光器。6.一种量子密钥分发系统，包括光驱动模块和量子密钥发射机，其特征在于，所述光驱动模块采用权利要求1
‑
5任意一项所述的光驱动模块；所述量子密钥发射机包括光源模块、时间相位调制模块、分束装置、相位时间编码模块、保偏偏振分束器；所述时间相位调制模块包括路径选择单元和时间相位编码单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁留锋，邵继虎，
申请(专利权)人：南京科信量子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：