一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统技术方案

本技术公开了一种模分‑波分双复用的量子与经典融合QKD系统，包括经典信号发送模块、经典信号接收模块、量子信号发送器、量子信号接收器、第一密集波分复用器、第二密集波分复用器、模式复用器和模式解复用器。本技术公开了一种模分‑波分双复用的量子与经典融合QKD系统，通过密集波分复用器、模式复用/解复用器实现模式和波长的双复用，增大了传输容量；同时还通过模式复用/解复用器让光有较大的模场面积和较好的模态隔离，有效的抑制拉曼散射噪声，降低光纤中的非线性效应，提高量子网络系统鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光通信与量子设备领域，具体涉及一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统。

技术介绍

1、随着量子计算的发展，现有的基于数学复杂度的密码体系存在潜在的安全风险，而基于量子力学原理的量子密码在商用密码应用与量子网络的安全性在实践探索中证明。

2、量子密钥分发(qkd，quantum key distribution)是目前发展得最为成熟的量子密码技术。在两个远程用户之间进行量子密钥分发有两种传输方式，第一种是在自由空间中传输，第二种是在光纤中传输；其中，光纤具有大容量、抗干扰性强、低损耗等一些优势，已成为目前qkd网络传输的主要媒介。

3、随着通信技术的发展，人们对qkd网络传输容量的需求逐渐增加。虽然研究人员利用光子的波长、相位、偏振、时间等信息进行复用来增大光纤容量，但这些方法在增大光纤容量的同时，光纤中的非线性效应也逐渐增大，逐渐接近香农极限，而为量子密钥分发单独的铺设光纤将会导致成本十分昂贵。因此，现有的qkd网络传输容量难以增大，逐渐无法满足人们的需求。

技术实现思路

1、本技术为了解决现有的qkd网络传输容量难以增大的技术问题，提出了一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统(mwdm-qkds)。

2、为实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：

3、一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，包括经典信号发送模块、经典信号接收模块、量子信号发送器、量子信号接收器、第一密集波分复用器、第二密集波分复用器、模式复用器和模式解复用器；

4、所述经典信号发送模块的输出端与第一密集波分复用器的输入端连接，第一密集波分复用器的输出端、量子信号发送器的输出端分别与模式复用器的输入端连接，模式复用器的输出端与模式解复用器的输入端连接，模式解复用器的输出端分别与第二密集波分复用器的输入端、量子信号接收器的输入端连接，第二密集波分复用器的输出端与经典信号接收模块的输入端连接。

5、上述方案中，通过密集波分复用器、模式复用/解复用器实现模式和波长的双复用，增大了传输容量；同时还通过模式复用/解复用器让光有较大的模场面积和较好的模态隔离，有效的抑制拉曼散射噪声，降低光纤中的非线性效应。

6、优选的，所述经典信号发送模块包括第一经典信号发送器和第二经典信号发送器；

7、第一经典信号发送器的输出端和第二经典信号发送器的输出端分别与第一密集波分复用器的输入端连接。

8、优选的，所述经典信号接收模块包括第一经典信号接收器、第二经典信号接收器和光信号放大模块；

9、所述第一经典信号接收器的输入端、第二经典信号接收器的输入端分别通过光信号放大模块与第二密集波分复用器的输出端连接。

10、优选的，所述光信号放大模块包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器；

11、所述第一经典信号接收器的输入端通过第一掺铒光纤放大器与第二密集波分复用器的输出端连接，第二经典信号接收器的输入端通过第二掺铒光纤放大器与第二密集波分复用器的输出端连接。

12、优选的，所述光信号放大模块包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器；

13、所述第一经典信号接收器通过第一掺铒光纤放大器与第二密集波分复用器连接，第二经典信号接收器通过第二掺铒光纤放大器与第二密集波分复用器连接。

14、优选的，所述量子信号发送器包括第一分布式反馈激光器、第二分布式反馈激光器、第一环形器、第二环形器、第一可变光衰减器、第二可变光衰减器、隔离器、第一窄带滤波器、第一分束器、第一相位调制器、第一偏振分束器、第二相位调制器、第二分束器、第一自动偏振控制器、第一光电探测器、第一偏振反馈模块和第三密集波分复用器；其中，

15、所述第一分布式反馈激光器的输出端与第一环形器的第一端口连接，第一环形器的第二端口与第一分束器的第一端口连接，第一分束器的第二端口通过一延时线与第一相位调制器的一端连接，第一相位调制器的另一端与第一分束器的第三端口连接；第一环形器的第三端口与第二环形器的第一端口连接，第二环形器的第二端口与第一自动偏振控制器的第一端口连接，第一自动偏振控制器的第二端口与第一偏振分束器的第一端口连接，第一偏振分束器的第二端口通过一延时线与第二分束器的第一端口连接，第一偏振分束器的第三端口与第二相位调制器的一端连接，第二相位调制器的另一端与第二分束器的第二端口连接，第二分束器的第三端口与第一光电探测器的一端连接，第一光电探测器的另一端与第一偏振反馈模块的一端连接，第一偏振反馈模块的另一端与第一自动偏振控制器的第三端口连接；第二环形器的第三端口与第一可变光衰减器的一端连接，第一可变光衰减器的另一端与隔离器的一端连接，隔离器的另一端与第一窄带滤波器的一端连接，第一窄带滤波器的另一端与第三密集波分复用器的第一端口连接；

16、第二分布式反馈激光器的输出端通过第二可变光衰减器与第三密集波分复用器的第二端口连接；第三密集波分复用器的第三端口与模式复用器的输入端连接。

17、优选的，所述第一分束器为50：50分束器，第二分束器为90：10分束器。

18、优选的，所述量子信号接收器包括第四密集波分复用器、第三环形器、第三掺铒光纤放大器、第二光电探测器、第二窄带滤波器、第三分束器、第二自动偏振控制器、第三自动偏振控制器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器、第四单光子探测器和第二偏振反馈模块；其中，

19、所述第四密集波分复用器的第一端口与模式解复用器的输出端连接；第四密集波分复用器的第二端口通过第二窄带滤波器与第三分束器的第一端口连接，第三分束器的第二端口与第二自动偏振控制器的第一端口连接，第二自动偏振控制器的第二端口与第二偏振分束器的第一端口连接，第二偏振分束器的第二端口与第一单光子探测器的输入端连接，第二偏振分束器的第三端口与第二单光子探测器的输入端连接；第三分束器的第三端口与第三自动偏振控制器的第一端口连接，第三自动偏振控制器的第二端口与第三偏振分束器的第一端口连接，第三偏振分束器的第二端口与第三单光子探测器的输入端连接，第三偏振分束器的第三端口与第四单光子探测器的输入端连接；第一单光子探测器的输出端、第二单光子探测器的输出端、第三单光子探测器的输出端、第四单光子探测器的输出端分别与第二偏振反馈模块的输入端连接，第二偏振反馈模块的输出端分别与第二自动偏振控制器的第三端口、第三自动偏振控制器的第三端口连接；第四密集波分复用器的第三端口通过第三环形器与第三掺铒光纤放大器的一端连接，第三掺铒光纤放大器的另一端与第二光电探测器的输入端连接。

20、优选的，所述模式复用器为全光纤模式选择耦合器。

21、本技术有益的技术效果：

22、本技术提供了一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，通过密集波分复用器、模式复用/解复用器实现模式和波长的双复用，增大了本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，包括经典信号发送模块、经典信号接收模块、量子信号发送器、量子信号接收器、第一密集波分复用器、第二密集波分复用器、模式复用器和模式解复用器；

2.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述经典信号发送模块包括第一经典信号发送器和第二经典信号发送器；

3.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述经典信号接收模块包括第一经典信号接收器、第二经典信号接收器和光信号放大模块；

4.根据权利要求3所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述光信号放大模块包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器；

5.根据权利要求4所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述光信号放大模块包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器；

6.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述量子信号发送器包括第一分布式反馈激光器、第二分布式反馈激光器、第一环形器、第二环形器、第一可变光衰减器、第二可变光衰减器、隔离器、第一窄带滤波器、第一分束器、第一相位调制器、第一偏振分束器、第二相位调制器、第二分束器、第一自动偏振控制器、第一光电探测器、第一偏振反馈模块和第三密集波分复用器；其中，

7.根据权利要求6所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述第一分束器为50：50分束器，第二分束器为90：10分束器。

8.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述量子信号接收器包括第四密集波分复用器、第三环形器、第三掺铒光纤放大器、第二光电探测器、第二窄带滤波器、第三分束器、第二自动偏振控制器、第三自动偏振控制器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器、第四单光子探测器和第二偏振反馈模块；其中，

9.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合QKD系统，其特征在于，所述模式复用器为全光纤模式选择耦合器。

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【技术特征摘要】

1.一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，其特征在于，包括经典信号发送模块、经典信号接收模块、量子信号发送器、量子信号接收器、第一密集波分复用器、第二密集波分复用器、模式复用器和模式解复用器；

2.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，其特征在于，所述经典信号发送模块包括第一经典信号发送器和第二经典信号发送器；

3.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，其特征在于，所述经典信号接收模块包括第一经典信号接收器、第二经典信号接收器和光信号放大模块；

4.根据权利要求3所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，其特征在于，所述光信号放大模块包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器；

5.根据权利要求4所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，其特征在于，所述光信号放大模块包括第一掺铒光纤放大器和第二掺铒光纤放大器；

6.根据权利要求1所述的一种模分-波分双复用的量子与经典融合qkd系统，其特征在于，所述量子信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇航，郭邦红，谢欢文，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：