[发明专利]一种基于多芯光纤的量子接入网架构及方法

权利要求书

1.一种基于多芯光纤的量子接入网的接入方法，目的在于扩大接入网中量子用户数量，推动量子密钥分发向实用化方向发展，主要内容包括：

A、基于多芯光纤的量子接入网接入方法；其中，馈线光纤采用多芯光纤，引入光纤采用单芯单模光纤，在馈线光纤和引入光纤中，量子信号与经典信号共纤传输，经典信号采用波分复用和纤芯复用方式，量子信号采用波分复用和时分复用方式，从而实现多用户、大容量、低成本的量子接入；

B、针对量子信道噪声抑制的纤芯和波长分配方法；其中，在多芯光纤中采用单独纤芯传输量子信号，量子信号波长小于经典上行和下行信号波长；

C、针对多量子用户的波-时分复用方法；其中，量子信号接收机置于光线路终端中，量子信号发射机置于光网络单元中，每个量子信号接收机的工作波长不同，通过波分复用的方式共用多芯光纤中的同一个纤芯，每个量子信号接收机采用时分复用的方式与光网络单元的多个量子信号发射机通信。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，在光线路终端中，每个传输经典信号的多芯光纤纤芯连接一个粗波分复用器和两个密集波分复用器，传输量子信号的纤芯连接一个粗波分复用器；在光配线网中，每个传输经典信号的多芯光纤纤芯同样连接一个粗波分复用器和两个密集波分复用器，传输量子信号的纤芯连接一个粗波分复用器和多个耦合器；其中，多芯光纤的纤芯数量为N，N-1根纤芯传输经典信号，每个纤芯中传输T个波长的上行信号和T个波长的下行信号，上行和下行的T个波长先分别采用密集波分复用方式，然后再采用粗波分复用方式合在一起；第N芯传输Q个波长的上行量子信号和Q个波长的下行同步信号，该量子接入网接入方法支持(N-1)×T个用户的经典通信。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，为降低经典信号产生的自发拉曼散射和芯间串扰两种噪声对量子信号的影响，提出了一种纤芯和波长分配方法，在多芯光纤中采用单独纤芯传输量子信号以降低自发拉曼散射噪声对量子信号的影响，同时，对量子信号和经典信号分别设置不同的波长范围，将芯间串扰噪声转化为带外噪声，并通过带通滤波器滤除芯间串扰噪声；使量子信号波长小于经典上行信号波长，降低采用单芯单模光纤的引入光纤中经典上行信号产生的自发拉曼散射噪声对量子信号的影响；上行经典信号波长范围从1550nm到1560nm，信道间隔为Δf₁；下行经典信号波长范围从1540nm到1550nm，信道间隔为Δf₂；量子信号波长范围从1530nm到1540nm，信道间隔为Δf₃。

4.如权利要求2所述方法，其特征在于，量子信号接收机置于光线路终端中，量子信号发射机置于光网络单元中，量子信号由光网络单元发送至光线路终端，同步信号由光线路终端发送至光网络单元，便于实现对多个量子信号发射机的同步，同时减小对量子信号的影响；为扩大量子接入网中量子用户接入的数目，提出了一种波-时分复用方法，连接到同一耦合器的P个量子信号发射机采用同样的工作波长，以时分复用的工作方式传输量子信号，耦合后的量子信号连接到粗波分复用器的不同端口，耦合器数目为Q，和量子信号波长数目对应，该方法支持P×Q个用户的量子通信，满足P×Q≥(N-1)×T。