一种本地主动相位补偿系统与方法技术方案

本发明专利技术提供了一种本地主动相位补偿系统与方法，涉及量子保密通信领域。本发明专利技术提供的一种本地主动相位补偿系统与方法，由于信号发送端干涉环工作点的获取过程完全在本地完成，信号接收端临时工作点的确定也完全在本地完成，从而避免了在经典信道传输扫描结果，使EVE无法获取相位信息，提高了系统安全性；再者信号发送端和信号接收端的本地补偿和联合补偿过程扫描的是强光脉冲干涉曲线，缩短了扫描时间，提高了信息占空比。

【技术实现步骤摘要】
一种本地主动相位补偿系统与方法
本专利技术涉及量子保密通信领域，具体而言，涉及一种本地主动相位补偿系统与方法。
技术介绍
量子密钥分发基于量子力学基本原理，被证明理论上能实现无条件的安全通信，引起了社会的广泛关注。量子密钥分发可分为连续变量的量子密钥分发和离散变量的量子密钥分发。其中，离散变量量子密钥分发系统最接近实际应用，最常用的编码方式有相位编码和偏振编码，对于相位编码量子密钥分发系统，相位漂移是影响其实际性能以及能否在实际环境下长期稳定运行的重要因素之一。现有技术中的相位编码量子密钥分发系统的四相位扫描的主动相位补偿方案：Bob固定加载调制电压，扫描Alice端相位调制器的单光子干涉曲线，根据干涉曲线得到Alice的半波电压及四个相位工作点，然后依次固定Alice的每个工作点，Bob在一定电压范围内逐次加载电压，分别扫描一条单光子干涉的计数曲线，并根据干涉曲线的结果计算编码矩阵，若编码矩阵满足理想编码矩阵则相位补偿完毕，否则，Alice调整工作点，Bob再次扫描单光子干涉曲线。相位补偿过程中，Alice每进行一次工作点的调整就需要Bob扫描4条单光子干涉的计数曲线，增加了主动相位补偿过程的时间和复杂度。同时，四相法的相位补偿过程需要双方进行信息交互，然而，主动相位补偿攻击(APC)能够根据交互信息获得每个光子所加载的确切的相位信息，这可能会给EVE开起新的后门。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种本地主动相位补偿系统与方法，以改善上述问题。第一方面，本专利技术提供了一种本地主动相位补偿系统，包括第一激光光源、第一激光调制处理装置、第一光强探测装置、第一控制器、第一光开关、光衰减器以及第二激光光源、第二激光调制处理装置、第二光强探测装置以及第二控制器，所述第一控制器分别与所述第一光强探测装置、所述第一激光调制处理装置电连接，所述第一激光调制处理装置、所述第一光开关以及所述光衰减器依次光连接，所述第二控制器分别与所述第二光强探测装置、所述第二激光调制处理装置电连接，在所述第一光开关处于断开状态时，所述第一激光光源发出的激光入射进所述第一激光调制处理装置；所述第一控制器用于控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于光脉冲经过干涉环的第一长臂光纤和第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对沿第一短臂光纤传输的一束光脉冲进行相位调制，相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉的操作；所述第一控制器还用于接收所述第一光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第一光脉冲干涉曲线，并根据第一光脉冲干涉曲线获取第一相位调制器的四个第一工作点；所述第二激光光源发出的激光入射进所述第二激光调制处理装置；所述第二控制器用于控制所述第二激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于光脉冲经过干涉环的第二长臂光纤和第二短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中在传输过程中加载多个调相电压在沿第二短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制，在传输完毕后，相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉的操作；所述第二控制器还用于接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第二光脉冲干涉曲线，并根据第二光脉冲干涉曲线获取第二相位调制器的四个第二临时工作点；在所述第一光开关处于闭合状态时，所述第一控制器还用于再次控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽小于光脉冲经过干涉环的第一长臂光纤和第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，在传输过程中固定加载其中一个第一工作点对应的调相电压对沿第一短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制；在第一长臂光纤和第一短臂光纤传输完毕后，两束光脉冲分别经一长程光纤后入射至所述第二激光调制处理装置；所述第二激光调制处理装置用于将两束光脉冲分为四束光脉冲沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对先沿长臂光纤传输，后沿第二短臂光纤的一束光脉冲进行相位调制，传输完毕后，使先沿第一长臂光纤传输后沿第二短臂光纤传输的光脉冲与先沿第一短臂光纤后沿第二长臂光纤的光脉冲进行干涉；所述第二控制器还用于再次接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的处于多个调相电压下的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出联合光脉冲干涉曲线，从联合光脉冲干涉曲线找出一个与其中一个第二临时工作点关联的调相电压对应的点，并通过联合光脉冲干涉曲线上与该点的关联的调相电压和与该点对应的第二临时工作点关联的调相电压的差值得出相位漂移参数，依据所述相位漂移参数调整第二相位调制器的第二临时工作点得到第二工作点，完成相位补偿过程。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种本地主动相位补偿方法，应用于本地主动相位补偿系统，应用于本地主动相位补偿系统，所述本地主动相位补偿系统包括第一激光光源、第一激光调制处理装置、第一光强探测装置、第一控制器、第一光开关、光衰减器以及第二激光光源、第二激光调制处理装置、第二光强探测装置以及第二控制器，所述第一控制器分别与所述第一光强探测装置、所述第一激光调制处理装置电连接，所述第一激光调制处理装置、所述第一光开关以及所述光衰减器依次光连接，所述第二控制器分别与所述第二光强探测装置、所述第二激光调制处理装置电连接，在所述第一光开关处于断开状态时，所述第一激光光源发出的激光入射进所述第一激光调制处理装置，所述第一控制器控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于脉冲经过光纤干涉环的第一长臂光纤与第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对沿第一短臂光纤传输的一束光脉冲进行相位调制，并使相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉；所述第一控制器接收所述第一光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第一光脉冲干涉曲线，并获取第一光脉冲干涉曲线的四个第一工作点；所述第二激光光源发出的激光入射进所述第二激光调制处理装置；所述第二控制器控制所述第二激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于脉冲经过干涉环的第二长臂光纤与第二短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中在传输过程中加载多个调相电压在沿第二短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制，在传输完毕后，将相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉；所述第二控制器接收所述第二光强探测装置输出的接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第二光脉冲干涉曲线，并获取第二光脉冲干涉曲线的四个第二临时工作点；在所述第一光开关处于闭合状态时，所述第一控制器再次控制所述第一激光调制处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本地主动相位补偿系统，其特征在于，所述本地主动相位补偿系统包括第一激光光源、第一激光调制处理装置、第一光强探测装置、第一控制器、第一光开关、光衰减器以及第二激光光源、第二激光调制处理装置、第二光强探测装置以及第二控制器，所述第一控制器分别与所述第一光强探测装置、所述第一激光调制处理装置电连接，所述第一激光调制处理装置、所述第一光开关以及所述光衰减器依次光连接，所述第二控制器分别与所述第二光强探测装置、所述第二激光调制处理装置电连接，在所述第一光开关处于断开状态时，所述第一激光光源发出的激光入射进所述第一激光调制处理装置；所述第一控制器用于控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于光脉冲经过光纤干涉环的第一长臂光纤和第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对沿第一短臂光纤传输的一束光脉冲进行相位调制，相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉的操作；所述第一控制器还用于接收所述第一光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第一光脉冲干涉曲线，并根据第一光脉冲干涉曲线获取第一相位调制器的四个第一工作点；所述第二激光光源发出的激光入射进所述第二激光调制处理装置；所述第二控制器用于控制所述第二激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于光脉冲经过干涉环的第二长臂光纤和第二短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压在对沿第二短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制，在传输完毕后，相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉的操作；所述第二控制器还用于接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第二光脉冲干涉曲线，并根据第二光脉冲干涉曲线获取第二相位调制器的四个第二临时工作点；在所述第一光开关处于闭合状态时，所述第一控制器还用于再次控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽小于光脉冲经过干涉环的第一长臂光纤和第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，在传输过程中固定加载其中一个第一工作点对应的调相电压对沿第一短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制；在第一长臂光纤和第一短臂光纤传输完毕后，两束光脉冲分别经一长程光纤后入射至所述第二激光调制处理装置；所述第二激光调制处理装置用于将两束光脉冲分为四束光脉冲沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对先沿长臂光纤传输，后沿第二短臂光纤的一束光脉冲进行相位调制，传输完毕后，使先沿第一长臂光纤传输后沿第二短臂光纤传输的光脉冲与先沿第一短臂光纤后沿第二长臂光纤的光脉冲进行干涉；所述第二控制器还用于再次接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的处于多个调相电压下的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出联合光脉冲干涉曲线，从联合光脉冲干涉曲线找出一个与其中一个第二临时工作点关联的调相电压对应的点，并通过联合光脉冲干涉曲线上与该点的关联的调相电压和与该点对应的第二临时工作点关联的调相电压的差值得出相位漂移参数，依据所述相位漂移参数调整第二相位调制器的第二临时工作点得到第二工作点，完成相位补偿过程。...

【技术特征摘要】
1.一种本地主动相位补偿系统，其特征在于，所述本地主动相位补偿系统包括第一激光光源、第一激光调制处理装置、第一光强探测装置、第一控制器、第一光开关、光衰减器以及第二激光光源、第二激光调制处理装置、第二光强探测装置以及第二控制器，所述第一控制器分别与所述第一光强探测装置、所述第一激光调制处理装置电连接，所述第一激光调制处理装置、所述第一光开关以及所述光衰减器依次光连接，所述第二控制器分别与所述第二光强探测装置、所述第二激光调制处理装置电连接，在所述第一光开关处于断开状态时，所述第一激光光源发出的激光入射进所述第一激光调制处理装置；所述第一控制器用于控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于光脉冲经过光纤干涉环的第一长臂光纤和第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对沿第一短臂光纤传输的一束光脉冲进行相位调制，相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉的操作；所述第一控制器还用于接收所述第一光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第一光脉冲干涉曲线，并根据第一光脉冲干涉曲线获取第一相位调制器的四个第一工作点；所述第二激光光源发出的激光入射进所述第二激光调制处理装置；所述第二控制器用于控制所述第二激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于光脉冲经过干涉环的第二长臂光纤和第二短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压在对沿第二短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制，在传输完毕后，相位调制后的光脉冲与未被调制的光脉冲进行干涉的操作；所述第二控制器还用于接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出第二光脉冲干涉曲线，并根据第二光脉冲干涉曲线获取第二相位调制器的四个第二临时工作点；在所述第一光开关处于闭合状态时，所述第一控制器还用于再次控制所述第一激光调制处理装置执行将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽小于光脉冲经过干涉环的第一长臂光纤和第一短臂光纤时所引起的时间差，然后将光脉冲分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，在传输过程中固定加载其中一个第一工作点对应的调相电压对沿第一短臂光纤的传输的一束光脉冲进行相位调制；在第一长臂光纤和第一短臂光纤传输完毕后，两束光脉冲分别经一长程光纤后入射至所述第二激光调制处理装置；所述第二激光调制处理装置用于将两束光脉冲分为四束光脉冲沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中加载多个调相电压对先沿长臂光纤传输，后沿第二短臂光纤的一束光脉冲进行相位调制，传输完毕后，使先沿第一长臂光纤传输后沿第二短臂光纤传输的光脉冲与先沿第一短臂光纤后沿第二长臂光纤的光脉冲进行干涉；所述第二控制器还用于再次接收所述第二光强探测装置输出的采集到的干涉后的处于多个调相电压下的光脉冲的多个光强，并依据所述多个调相电压、所述多个光强扫描出联合光脉冲干涉曲线，从联合光脉冲干涉曲线找出一个与其中一个第二临时工作点关联的调相电压对应的点，并通过联合光脉冲干涉曲线上与该点的关联的调相电压和与该点对应的第二临时工作点关联的调相电压的差值得出相位漂移参数，依据所述相位漂移参数调整第二相位调制器的第二临时工作点得到第二工作点，完成相位补偿过程。2.根据权利要求1所述的本地主动相位补偿系统，其特征在于，所述光纤干涉环为马赫-曾德尔干涉环，所述第一激光调制处理装置包括第一强度调制器、第一相位调制器、第一光分束器以及第一光耦合器，所述控制器分别与所述第一强度调制器、第一相位调制器电连接，所述第一激光光源发出激光入射进所述第一强度调制器，所述第一控制器用于控制所述第一强度调制器将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于脉冲经过马赫-曾德尔干涉环的第一长臂光纤与第一短臂光纤时所引起的时间差；经所述第一强度调制器调制后的光脉冲入射进所述第一光分束器，经所述第一光分束器后光脉冲被分为两束分别沿第一长臂光纤与第一短臂光纤进行传输，且在传输过程中对所述第一相位调制器加载多个调相电压使沿第一短臂光纤传输的光脉冲的相位得到调制，在传输完毕后两束光脉冲入射进第一光耦合器发生干涉。3.根据权利要求1所述的本地主动相位补偿系统，其特征在于，所述光纤干涉环为马赫-曾德尔干涉环，所述第二激光调制处理装置包括第二强度调制器、第二相位调制器、第二光分束器以及第二光耦合器，所述第二控制器分别与所述第二强度调制器、第二相位调制器电连接，所述第二激光光源发出激光入射进所述第二强度调制器，所述第二控制器用于控制所述第二强度调制器将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽大于脉冲经过马赫-曾德尔干涉环的第二长臂光纤与第二短臂光纤时所引起的时间差；经所述第二强度调制器调制后的光脉冲入射进所述第二光分束器，经所述第二光分束器后光脉冲被分为两束分别沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中对所述第二相位调制器加载调相电压使沿第二短臂光纤传输的光脉冲相位得到调制，在传输完毕后，两束光脉冲入射进第二光耦合器发生干涉。4.根据权利要求3所述的本地主动相位补偿系统，其特征在于，所述第二控制器用于控制所述第二强度调制器将激光调制成光脉冲，且光脉冲的脉宽小于脉冲经过马赫-曾德尔干涉环的第二长臂光纤与第二短臂光纤时所引起的时间差；在第一长臂光纤和第一短臂光纤传输完毕后，两束光脉冲分别经一长程光纤入射至第二光分束器，所述第二光分束器将两束光脉冲分为四束光脉冲分别沿第二长臂光纤与第二短臂光纤进行传输，且在传输过程中对所述第二相位调制器加载多个调相电压使先沿第一长臂光纤后沿第二短臂光纤传输的光脉冲的相位得到调制，传输完毕后入射至所述第二光耦合器，在所述第二光耦合器处先沿第一长臂光纤后沿第二短臂光纤的光脉冲与先沿第一短臂光纤后沿第二长臂光纤的光脉冲进行干涉。5.根据权利要求1所述的本地主动相位补偿系统，其特征在于，所述光纤干涉环为法拉第干涉环，所述第一激光调制处理装置包括第一强度调制器、第一相位调制器、第一光分束耦合器、第一法拉第镜、第二法拉第镜，所述第一相位调制器为偏振无关相位调制器，所述控制器分别与所述第一强度调制器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金东，颜士玲，兰立新，方俊彬，刘子豪，陈艳辉，马瑞丽，郑如雪，林加毅，赵峰，魏正军，张智明，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44