[实用新型]基于低速DAC控制调制器的高速QKD系统发射端

说明书

技术领域

本专利涉及使用低速DAC控制调制器实现高速QKD系统，尤其涉及一种基于低速 DAC控制调制器的高速QKD系统发射端。

背景技术

量子通信具有效率高，窃听可知性，通信保密性好，无电磁波辐射，通信隐蔽性好 等优良特性。随着通信速率的不断发展，人们对高速QKD系统的需求越来越迫切。传统QKD系 统收发端分别使用单个调制器，如图1所示，由FPGA通过DAC给调制器加载不同的电压值完 成对量子光调制，这使得QKD的运行速度由调制速度决定，若要提高QKD的运行速度，则需要 更快的调制速率，即需要更高速的DAC器件；例若QKD系统工作频率为aMHz，此时收发端DAC 工作频率均为aMHz，调制器(相位/偏振)的频率为aMHz；若要将QKD系统工作频率提升至 bMHz甚至更高时，DAC的工作频率相应需要提升至bMHz甚至更高，调制器(相位/偏振)的频 率为bMHz甚至更高；a和b均用于标示工作频率的数值，其取值根据实际系统确定；若继续提 高QKD系统工作频率，则DAC器件的速度需要进一步提高才能满足要求，这对现有的DAC器件 是极大的挑战，甚至无法满足要求。

实用新型内容

本专利所要解决的问题是针对速度较低的DAC器件无法完成高速调制限制了高速 QKD系统实现的不足，提出一种基于低速DAC控制调制器的高速QKD系统发射端，本基于低速 DAC控制调制器的高速QKD系统发射端与原有使用收发两端均使用单个低速DAC控制完成调 制的QKD系统相比，在工作频率上可提升n倍，如使用aMHz的DAC控制完成调制(相位/偏振)， 则该QKD系统可实现n*aMHz的运行速率。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：基于低速DAC控制调制器的 高速QKD系统实现方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，通过发射端的FPGA控制触发bMHz的同步光激光器产生bMHz的同步光；

第二步，所述量子光激光器为N个，调制器为N个、DAC也为N个；第一个量子光激光 器、第一个调制器以及第一个DAC组成第一路；第二个量子光激光器、第二个调制器以及第 二个DAC组成第二路；以此类推，第N个量子光激光器、第N个调制器以及第N个DAC组成第N 路；在发射端的FPGA控制触发同步光的同时，发射端的FPGA以轮询的方式触发N路量子光激 光器发光；n路量子光的触发频率均为b/nMHz；

第三步，与发射端每一路量子光的触发频率为b/nMHz相对应，每一路的DAC同样 以b/nMHz的频率控制调制器分别对每一路的量子光进行调制，并通过FPGA将调制信息回 传给上位机模块；

第四步，发射端的同步光与量子光通过波分复用器进行合光后通过干路发送给接 收端；所述干路上的光为一个同步光后面跟着一个量子光，两个相邻同步光和两个相邻量 子光之间均为1/bus；即QKD系统频率为bMHz；

进一步的，第五步，接收端的调相DAC以b/nMHz(相对发射端的n路量子光使用不 同调制，接收端使用了n个相同的调制)的频率控制接收端的调制器对接收端收到的量子光 进行调制，并将调制信息回传给接收端的上位机模块；

还包括第六步，发送端的上位机模块和接收端的上位机模块对收到的调制信息进 行对基、纠错、保密放大的后处理操作，得到最终的安全密钥。

进一步的，当发射端的第1个同步光触发时，发射端FPGA触发第1路量子光激光器 发光；当发射端的第2个同步光触发时，发射端FPGA触发第2路量子光激光器发光；第N个同 步光触发时，触发第n路量子光激光器发光；第N+1个同步光触发时，触发第一路量子光激光 器发光；以此类推。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的另一种技术方案为：基于低速DAC控制调 制器的高速QKD系统发射端，包括FPGA、同步光激光器、量子光激光器、调制器、DAC、波分复 用器和上位机模块；FPGA用于控制触发同步光激光器产生同步光；FPGA还用于通过DAC给调 制器加载不同的电压值，以完成对量子光激光器发出的量子光调制；波分复用器用于将同 步光与量子光进行合光后通过干路发送给接收端；其特征在于：