一种快速偏振补偿的偏振编码系统技术方案

本发明专利技术公开了一种快速偏振补偿的偏振编码系统，系统原理为光脉冲信号进入到挤压型电子偏振控制器

【技术实现步骤摘要】
一种快速偏振补偿的偏振编码系统


[0001]本专利技术涉及量子通信与量子信息
，具体涉及一种快速偏振补偿的偏振编码系统
。

技术介绍

[0002]量子密钥分发技术保证了通信双方信息的安全，越来越受到社会的重视
。
随着量子密钥分发设备传输的距离越来越远，光纤双折射效应对密钥分发的影响越来越大
。
在光纤双折射效应的影响下，用来加载信息的相位和偏振都将受到很大程度的影响
。
这种影响是致命的，将直接导致通信的中断
。
为了消除光纤双折射效应带来的影响，各种相位补偿和偏振补偿方案被提出
。
[0003]相对于相位补偿，偏振补偿更加复杂
。
相位补偿可以根据相位调制器件电压与相位的线性关系直接进行补偿，逻辑简单，而偏振补偿并没有相对应的线性关系可供我们查找
。
当前所用的偏振补偿器件大多采用挤压式原理，通过对单模光纤进行挤压，改变单模光纤所受应力，从而达到改变偏振态的目的，这种挤压与挤压轴的方向和挤压轴所施加的力有很大的关系，所以需要利用寻优算法进行补偿
。
[0004]专利号
104780039A
公开了一种量子密钥分发中的偏振补偿实现方法，其通过实时侦测偏振探测器探测到的偏振光的功率值，并将其反馈给控制单元，控制单元通过计算波片应转动至的角度值，控制电机驱动波片转动，实现自动控制，操作简单，效率高，且能够实时进行偏振补偿
。
其中偏振补偿方案大多采用
FPGA
进行数据的计算与反馈，这种方案花费时间长，成本高，不利于大规模应用
。
[0005]因此，需要对现有技术进行改进提出一种价格低廉，开发时间短的全硬件偏振补偿系统，减少了
QKD
系统的部署成本
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，提出了一种价格低廉，开发时间短的全硬件偏振补偿系统，减少了
QKD
系统的部署成本的快速偏振补充的偏振编码系统
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种快速偏振补偿的偏振编码系统，包括挤压型电子偏振控制器
EPC、
偏振分束器
PBS、PC
控制端，第一探测器
D1、
第二探测器
D2
和
USB
‑
TTL
串口转换器，其中
,
[0008]所述挤压型电子偏振控制器第一端口接入输入信号，第二端口与偏振分束器
PBS
连接，所述偏振分束器
PBS
连接分别与第一探测器
D1、
第二探测器
D2
连接；所述第一探测器
D1、
第二探测器
D2
又与
PC
控制端连接，所述
PC
控制端通过
USB
‑
TTL
串口转换器与对挤压型电子偏振控制器进行电压加载；
[0009]光脉冲信号进入到挤压型电子偏振控制器
EPC
，在挤压型电子偏振控制器
EPC
内不操作，接着进入偏振分束器
PBS
，在偏振分束器
PBS
处根据光脉冲的偏振态不同进行分束，水平偏振光进入第一探测器
D1
内进行探测，垂直偏振光进入第二探测器
D2
内进行探测；
[0010]所述第一探测器
D1
和第二探测器
D2
的探测的计数值被上传到
PC
控制端中并在
PC
控制端中通过梯度算法对接收数据进行补偿处理并将处理后得到的数字信号通过
USB
‑
TTL
串口转换器从传输至数模转换器
DAC
中，数模转换器
DAC
作用到电子偏振控制器
EPC
进行电压的加载
。
[0011]优选地，所述挤压型电子偏振控制器
EPC
具有第一挤压轴
、
第二挤压轴和第三挤压轴三个挤压轴，三个所述挤压轴用于挤压光纤会改变光纤中光脉冲的偏振态
。
[0012]优选地，所述梯度算法进行电压补偿调节的步骤如下：
[0013]步骤1：初始化所述挤压型电子偏振控制器
EPC
三个挤压轴
,
设定三个挤压轴的初值电压值；
[0014]步骤2：所述
PC
控制端根据接收的第一探测器
D1
的探测到的计数值
d1
和第二探测器
D2
探测到的计数值
d2
计算此时的对比度值
f1
，
[0015]f
＝
(d1
‑
d2)/(d1+d2)
；
[0016]步骤3：所述
PC
控制端对第一挤压轴施加一个调节电压
D
；
[0017]步骤4：所述
PC
控制端重新计算此时的对比度值
f2
；
[0018]步骤5：根据两次计算的对比度值进行梯度计算，梯度计算公式为：
[0019]diff
＝
(f2‑
f1)/D
[0020]步骤6：根据
diff
的正负关系，对所述第一挤压轴的电压进行调节：若
diff
为正，则增加电压，若
diff
为负，则减小电压，完成第一挤压轴一的电压更新；
[0021]步骤7：所述第一挤压轴电压更新完毕后，所述
PC
控制端再次计算对比度值
f3
，并将
f3
与所设的对比度阈值
f
进行比较：
[0022]若
f3
大于对比度阈值
f
，则停止电压更新；
[0023]若
f3
小于对比度阈值
f
，则继续跳转到步骤3对第二挤压轴电压进行补偿调节
。
[0024]优选地，三个所述挤压轴的初值电压值设定为
1000
‑
2000mv。
[0025]优选地，三个所述挤压轴的初值电压值设定为
1500mv。
[0026]优选地，所述对比阈值
f
的范围为
0.9
‑
1。
[0027]优选地，所述对比阈值
f
的范围为
0.99。
[0028]优选地，单个所述挤压轴的电压值与对比度值满足正弦函数的关系
。
[0029]优选地，所述数模转换器
DAC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种快速偏振补偿的偏振编码系统，其特征在于，包括挤压型电子偏振控制器
EPC、
偏振分束器
PBS、PC
控制端，第一探测器
D1、
第二探测器
D2
和
USB
‑
TTL
串口转换器，其中
,
所述挤压型电子偏振控制器第一端口接入输入信号，第二端口与偏振分束器
PBS
连接，所述偏振分束器
PBS
连接分别与第一探测器
D1、
第二探测器
D2
连接；所述第一探测器
D1、
第二探测器
D2
又与
PC
控制端连接，所述
PC
控制端通过
USB
‑
TTL
串口转换器与对挤压型电子偏振控制器进行电压加载；光脉冲信号进入到挤压型电子偏振控制器
EPC
，在挤压型电子偏振控制器
EPC
内不操作，接着进入偏振分束器
PBS
，在偏振分束器
PBS
处根据光脉冲的偏振态不同进行分束，水平偏振光进入第一探测器
D1
内进行探测，垂直偏振光进入第二探测器
D2
内进行探测；所述第一探测器
D1
和第二探测器
D2
的探测的计数值被上传到
PC
控制端中并在
PC
控制端中通过梯度算法对接收数据进行补偿处理并将处理后得到的数字信号通过
USB
‑
TTL
串口转换器从传输至数模转换器
DAC
中，数模转换器
DAC
作用到电子偏振控制器
EPC
进行电压的加载调节
。2.
如权利要求1所述的一种快速偏振补偿的偏振编码系统，其特征在于，所述挤压型电子偏振控制器
EPC
具有第一挤压轴
、
第二挤压轴和第三挤压轴三个挤压轴，三个所述挤压轴用于挤压光纤会改变光纤中光脉冲的偏振态
。3.
如权利要求1所述的一种快速偏振补偿的偏振编码系统，其特征在于，所述梯度算法进行补偿的步骤如下：步骤1：初始化所述挤压型电子偏振控制器
EPC
三个挤压轴
,
设定三个挤压轴的初值电压值；步骤2：所述
PC
控制端根据接收的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭邦红，王鹏程，张欠欠，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：