[发明专利]一种基于射频三极管的高速多电平量子相位驱动电路

说明书

本发明提供了一种基于射频三极管的高速多电平量子相位驱动电路，包括随机信号发生器、若干路分别与随机信号发生器输出端相连的高速电平转换器以及若干路分别连接高速电平转换器输出端的射频三极管及其电阻网络单元；随机信号发生器依据随机编码逻辑产生一路随机编码信号，随机编码信号传递至高速电平转换器，高速电平转换器将随机编码信号转换成低压正发射极耦合逻辑电平，低压正发射极耦合逻辑电平驱动对应的射频三极管导通，射频三极管输出相应幅度的电平，任意时刻只有一路射频三极管导通。本发明的优点在于：利用射频三极管的并联代替宽带功率放大器实现电平信号的功率放大，简化了量子相位驱动电路的设计难度，极大的降低了成本。

技术领域

本发明涉及量子激光相位调制领域，具体涉及一种高速多电平量子相位驱动电路。

背景技术

量子通信技术因其无条件的安全性和优越性受到越来越多的关注和重视，量子的不可克隆性和不确定性使得量子密钥分配技术成为量子通信技术领域的重要研究方向，因此量子态的制备质量影响着量子密钥分配的工作效率。在量子密钥分配系统中，通常通过改变光子的偏振态来进行编解码，因此得到满足量子密钥分配要求的高品质量子态具有重要意义。

现有技术中，申请号为201710466774.7的专利文献公开了一种高速四电平量子相位调制驱动系统，如图7所示，该方案中包含随机信号发生器、第一压控增益放大器VGA1、第二压控增益放大器VGA2、第一电压控制电路、第二电压控制电路、宽带电阻网络、功率放大器PA、Bais-Tee电路和光学相位调制器PM。通过随机信号发生器产生的编码信号，第一压控增益放大器VGA1和第二压控增益放大器VGA2将收到的信号进行放大，VGA1和VGA2增益可调，用以调整最终输出到调制器的电压值；宽带电阻网络功能为将两路信号进行合路输出，后一级的功率放大器PA放大至驱动光学相位调制器PM所需要的四电平驱动信号。Bais-Tee的功能为使电源给宽带功率放大器供电，同时抑制射频信号对电源干扰；调制器的功能为接收射频信号后，对经过的光信号进行调制，可以是相位调制器或强度调制器等。

低频端接近DC(direct current，直流)，高频端是系统频率的几倍。若要信号不失真的放大，则驱动方案要覆盖低频端和高频端的需求。实际应用中，高频端比较容易实现，低频端实现比较困难。由于宽带耦合电容和Bais-Tee的存在，会抑制低频端信号。而驱动电路带宽低频边界距离DC较远(如几十KHz)，就会导致随机信号放大后信号失真，信号质量变差。

同时，宽带功率放大器的单器件价值较高，且功率放大器遵循严格的上电时序以及预防空载，不合理的上电时序和输出空载有可能损坏功率放大器，这就使得功率放大器外围需要增加上电时序控制和驻波检测等电路。

另外由于材料和制作工艺的原因，功率放大器的增益Gain存在固有的温度漂移，高低温下功率放大器增益温漂所导致的输出信号幅度漂移可达百mV量级，这将直接影响到量子态制备的准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何在降低投入成本的前提下提高量子态的制备质量。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于射频三极管的高速多电平量子相位驱动电路，所述驱动电路包括随机信号发生器、若干路分别与随机信号发生器输出端相连的高速电平转换器以及若干路分别连接高速电平转换器输出端的射频三极管及其电阻网络单元；

所述随机信号发生器依据随机编码逻辑产生一路随机编码信号，所述随机编码信号传递至所述高速电平转换器，所述高速电平转换器将所述随机编码信号转换成低压正发射极耦合逻辑电平，所述低压正发射极耦合逻辑电平驱动对应的射频三极管导通，所述射频三极管输出相应幅度的电平，任意时刻最多只有一路射频三极管导通。

作为进一步优化的技术方案，将一个高速电平转换器及与其对应的一个射频三极管及其电阻网络单元看做一个基本单元，所述基本单元有n(n≥3)个。