一种相位随机性检测仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种相位随机性检测仪，其包括干涉仪、光电探测模块、数据采集模块和数据处理模块，其中，所述干涉仪经配置以与待测光源连接，其中，干涉仪的两臂光程差为待测光源发出的脉冲光信号周期的n倍，其中n为大于0的自然数；所述光电探测模块经配置以探测干涉光信号生成对应的电脉冲信号；所述数据采集模块经配置以采集所述电脉冲信号以得到脉冲峰值幅值；所述数据处理模块经配置以计算每一峰值幅值在所述预定时间段内的出现概率，并基于峰值幅值及其出现概率生成峰值幅值

【技术实现步骤摘要】
一种相位随机性检测仪


[0001]本技术涉及保密通讯
，特别地涉及一种相位随机性检测仪。

技术介绍

[0002]在量子保密通讯领域，有别于传统的、对信息本身进行加密传输的保密通信系统，QKD(Quantum Key Distribution，量子密钥分发)系统是一种对信息物理层进行加密而实现保密通信的系统，即在通信过程中对携带信息的载体进行加密。
[0003]以光纤中量子密钥分发系统为例，QKD系统采用单光子脉冲作为载体，通过对单光子脉冲本身进行加密，从而将经典的0和1二进制比特信息传输出去。因而，QKD系统利用单光子脉冲的发送和接收设备来实现信息物理层加密的保密通信。在量子密钥分发过程中，任何针对密钥的窃听，都需要对单光子脉冲构成的量子态进行测量，但根据量子力学的不可克隆原理，任何测量都会改变量子态本身，造成高误码率，从而使窃听者被发现。
[0004]在QKD系统的发展过程中，人们做出了一步步的探索，先后出现了BB84协议、Ekert91协议、BBM92协议、诱骗态协议及测量设备无关的量子密钥分发协议(Measurement
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Device
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Independent Quantum Key Distribution，MDI
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QKD)等。在实际的工程应用中，QKD系统的主流方式是基于诱骗态BB84协议实现量子保密通信，其中的光源是量子保密通信QKD系统中的重要组成部分。由于目前对理想单光子光源的制备条件不成熟，普遍采用经过衰减的弱相干脉冲光源作为量子通信中的光源。基于诱骗态BB84协议，要求脉冲光源的相位是随机的。目前脉冲光源的制备方式分为内调制方式和外调制方式。在理论上，前者得到脉冲光源的相位是随机性的，后者得到脉冲光源的相位是固定的，后者可以通过增加相位随机化模块以得到相位随机性的脉冲光源。无论采用哪一种制备方式，目前都没有对制备的结果进行检测的仪器和方法，因此设计一种方法和装置来检测脉冲光源的相位随机性在量子保密通信中至关重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本技术提出了一种相位随机性检测仪，用以检测脉冲光源的相位随机性。
[0006]为了解决现有技术中的技术问题，本技术提供了一种相位随机性检测仪，其包括干涉仪、光电探测模块、数据采集模块和数据处理模块，其中，所述干涉仪经配置以与待测光源连接以生成干涉光信号，其中，干涉仪的两臂光程差为待测光源发出的脉冲光信号周期的n倍，其中n为大于0的自然数；所述光电探测模块经配置以探测干涉光信号生成对应的电脉冲信号；所述数据采集模块经配置以采集所述电脉冲信号以得到脉冲峰值幅值；所述数据处理模块经配置以计算每一峰值幅值在所述预定时间段内的出现概率，并基于峰值幅值及其出现概率生成峰值幅值
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概率曲线。
[0007]优选地，所述干涉仪为迈克尔逊干涉仪或AMZ干涉仪。
[0008]优选地，所述的检测仪还包括环形器或隔离器，经配置其第一接口连接待测光源，
第二接口连接迈克尔逊干涉仪。
[0009]优选地，所述的检测仪还包括主控模块，其与所述干涉仪、光电探测模块、数据采集模块和数据处理模块相连接，经配置以协调前述各个模块工作以完成检测。
[0010]优选地，所述的检测仪还包括人机交互模块，其与所述主控模块相连接，经配置以输入检测过程所需参数、输出或/和显示获得的峰值幅值
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概率曲线或检测数据。
[0011]优选地，所述人机交互模块包括以下装置中的一者或多者：触摸屏、液晶显示屏、数码管、按键。
[0012]优选地，所述检测仪包括通信模块，经配置与所述主控模块相连接，用于与外部装置进行数据交换。
[0013]优选地，所通信模块为有线或无线通信模块。
[0014]本技术提供的相位随机性检测仪使用元器件少、结构简单，不但制备成本低，而且提高了运行的可靠性；检测过程的操作简便；在装置初始化时不需要大量参数的调试，因而检测效率高；本技术基于相位随机性时脉冲峰值幅值的分布特点，通过检测脉冲峰值幅值的概率分布可以有效地衡量出待测光源的相位随机性程度。
附图说明
[0015]下面，将结合附图对本技术的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
[0016]图1是根据本技术的一个实施例提供的一种相位随机性检测仪原理框图；
[0017]图2是根据本技术的一个实施例的干涉模块的结构原理框图；
[0018]图3是根据本技术的一个实施例的光信号示意图；
[0019]图4是根据本技术的一个实施例的干涉模块的结构原理框图；
[0020]图5是根据本技术的一个实施例的探测采集模块的原理框图；
[0021]图6是根据本技术的一个实施例的峰值幅值的概率分布曲线图；
[0022]图7是根据本技术另一个实施例的相位随机性检测仪原理框图；以及
[0023]图8是根据本技术的一个实施例的采用相位随机性检测仪进行检测的流程图。
具体实施方式
[0024]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
[0026]图1是根据本技术一个实施例提供的一种相位随机性检测仪原理框图，用以
检测发出相位随机的脉冲光的相位随机性。在本实施例中，检测仪2至少包括主控模块20、干涉仪21、探测采集模块22和数据处理模块23，为了能与外部装置3，如上位机、外部存储装置等通信，还包括通信模块24。
[0027]作为待测光源，脉冲激光器1生成相位随机的脉冲光40，并通过光纤接口输入到干涉仪中。本实施例中的所述干涉仪为一不等臂MZ(Mach
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Zehnder，马赫
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曾德尔)干涉仪，简称AMZ干涉仪。如图2所示，为AMZ干涉仪结构原理示意图。图3为本装置的光信号示意图。所述干涉仪21包括分束单元211和合束单元212，例如为半镀银分光镜。分束单元201的入射光路通过接口与脉冲激光器1连接，将脉冲激光器1发出的相位随机的原始脉冲光40信号分束为第一光信号41和第二光信号42。在本实施例中，干涉仪的两臂光程差为脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位随机性检测仪，其特征在于，包括：干涉仪，经配置以与待测光源连接以输出干涉光信号，其中，干涉仪的两臂光程差为待测光源发出的脉冲光信号周期的n倍，其中n为大于0的自然数；光电探测模块，经配置以探测干涉光信号生成对应的电脉冲信号；数据采集模块，经配置以采集所述电脉冲信号以得到脉冲峰值幅值；以及数据处理模块，经配置以计算每一峰值幅值在预定时间段内的出现概率，并基于峰值幅值及其出现概率生成峰值幅值
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概率曲线。2.根据权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述干涉仪为迈克尔逊干涉仪或AMZ干涉仪。3.根据权利要求2所述的检测仪，其特征在于，还包括环形器或隔离器，经配置其第一接口连接待测光源，第二接口连接迈克尔逊干涉仪。4.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈柳平，王其兵，万相奎，范永胜，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：