[发明专利]一种基于量子加密的自由空间激光通信系统

摘要

一种基于量子加密的自由空间激光通信系统，包括接收模块，数据解密模块，所述接收模块捕获激光信号和通信请求信号，经由宽带放大和脉码调制，将激光信号放大并进行处理、量化，编码后转换为数字信号。计算机模块处理数据后，根据通信请求，记录通信节点信息并自由组织成通信网络，将数据传送至数据加密模块，由量子密钥终端获取量子密钥，由数据加密模块对数据加密，加密后的数据由发射模块发送至通信对方。接收方通信节点通过量子密钥终端获取量子密钥并经过数据解密模块将接收的数据解密，并将解密后的数据发送至计算机模块处理。本发明不需要固定通信节点或铺设电缆/光缆，能够远距离传输并绕过障碍物和不良气象区域。

主权项

1.一种基于量子加密的自由空间激光通信系统，其特征在于包括：接收模块(101)、数据解密模块(102)、计算机模块(103)、量子密钥终端(104)、数据加密模块(105)、发射模块(106)、瞄准机制(107)；用于两个活动的或固定的通信节点之间进行双向通信，并能实现通信信号的量子加密和量子解密；多个通信节点能够互相通信自由组成通信网络；所述接收模块(101)，为激光感知器件，用于捕获发射方通信节点的激光信号和通信请求信号，由光电探测器筛选所获取承载目标信息的激光信号，并由放大器进行信号放大处理，由脉码调制解调器进行解调，将模拟信号转换为数字信号；所述数据解密模块(102)，与接收模块(101)以及量子密钥终端(104)相连，数据解密模块(102)从量子密钥终端(104)获取的相应量子密钥，并对接收模块(101)传输过来的加密的数字信号进行解密处理，将密文还原成原文；所述计算机模块(103)，与数据解密模块(102)和数据加密模块(105)相连，用于响应激光通信请求，完成通信节点的灵活组网和拓扑优化，并处理从数据解密模块(102)所获取的经解密的数据，以及使用数据加密模块(105)完成发射数据的数据加密和通信准备；所述量子密钥终端(104)，与数据解密模块(102)和数据加密模块(105)相连，能够进行量子纠缠操作，与对方通信节点通过量子信道通信，以获取用于加密解密的量子密钥，以便完成接收数据的解密或发射数据的加密；所述数据加密模块(105)，与量子密钥终端(104)及计算机模块(103)相连，用于数据加密，当需要发射数据时，从计算机模块(103)接收需发射的数据，采用量子密钥终端(104)所获取的量子密钥，对从计算机模块(103)获取的通信数据进行量子加密，将明文转换为密文；所述发射模块(106)，与数据加密模块(105)相连，用于将需要发射的数据通过激光方式发射给接收方通信节点，将量子加密后数字信号通过脉码解调器进行解调和必要的信号放大，转换为模拟信号，由激光器将模拟激光信号发射给接收方；能够同时产生多个不同波长的激光信号，以实现波分复用或密集波分复用；该系统还包括瞄准机制(107)，同时控制发射模块(106)和接收模块(101)的方位角，用于通信双方激光接收模块(101)和发射模块(106)的对准，经计算机模块(103)响应通信请求，确定通信双方目标的坐标和方位，瞄准机制(107)根据通信双方的坐标和方位信息，精确调整发射模块(106)的激光器发射角度和接收模块(101)的角度。