针对Sagnac环结构的半波电压标定方法及系统

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，具体地，涉及一种针对基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制发射机中的环形结构而提出的标定半波电压的方法，尤其涉及一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法及系统。

背景技术

半波电压是铌酸锂电光调制器的重要指标之一。它指相位改变π所需要的电压，通常用V

连续变量量子密钥分发中普遍采用的调制方案是高斯调制方案，也是被严格证明具备无条件安全性的调制方案。近期提出的一种基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，其中相位调制器在Sagnac环结构中，较难用传统方法通过加入直流阶梯型电压测得其半波电压，如果在搭建光路前单独测量则会对实验结果造成误差，因此需要针对性地提出解决办法。

公开号为CN213960071U的实用新型专利，公开了一种光纤移相器半波电压标定装置，包括信号发生器、光源、光纤移相器、分束器和采集器，其中，信号发生器用于为光纤干涉仪中的光纤移相器提供设定范围内的驱动电压；光源用于制备连续的第一光信号；分束器用于将第一光信号分束，使得分束后的两束光信号产生干涉，得到第二光信号；光纤移相器用于调节分束后的脉冲光中的其中一路光信号的相位；采集器用于实时获取并显示第二光信号在各个时间点对应的幅度，能够得到光纤移相器精确的半波电压。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法及系统。

根据本发明提供的一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法，所述方法包括：

步骤S1：搭建基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，包括Sagnac环、相位调制器、信号发生器和示波器，所述信号发生器输出端口连接到相位调制器的射频端口，所述Sagnac环输出端口连接到示波器；

步骤S2：所述信号发生器生成特定的直流电压并作用于相位调制器，利用示波器记录Sagnac环的输出信号值。

优选地，所述步骤S1包括：

所述Sagnac环的输入端输入光信号，输出端示波器记录输出光光强；所述信号发生器作用于相位调制器；

Sagnac环由相位调制器、光纤延时线以及50：50分束器构成，所述光纤延时线保障光脉冲在Sagnac环中传输时间小于光脉冲序列间隔时间。

优选地，所述步骤S2包括：

步骤S2.1：所述信号发生器产生阶梯型的直流电压与零电平交替作用于相位调制器；

步骤S2.2：当顺时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器产生逐渐递增的阶梯型直流电压；当逆时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器为零电平，相位调制器输出不发生变化；

步骤S2.3：用示波器记录输出信号，当发现接收信号在V

优选地，所述信号发生器产生的电压序列为：

V＝(V

其中，V

优选地，所述相位调制器的输出相位角度为：

θ＝V*π/V

其中，V

第二方面，提供了一种针对Sagnac环结构的半波电压标定系统，所述系统包括：

模块M1：搭建基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，包括Sagnac环、相位调制器、信号发生器和示波器，所述信号发生器输出端口连接到相位调制器的射频端口，所述Sagnac环输出端口连接到示波器；

模块M2：所述信号发生器生成特定的直流电压并作用于相位调制器，利用示波器记录Sagnac环的输出信号值。

优选地，所述模块M1包括：

所述Sagnac环的输入端输入光信号，输出端示波器记录输出光光强；所述信号发生器作用于相位调制器；

Sagnac环由相位调制器、光纤延时线以及50：50分束器构成，所述光纤延时线保障光脉冲在Sagnac环中传输时间小于光脉冲序列间隔时间。

优选地，所述模块M2包括：

模块M2.1：所述信号发生器产生阶梯型的直流电压与零电平交替作用于相位调制器；

模块M2.2：当顺时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器产生逐渐递增的阶梯型直流电压；当逆时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器为零电平，相位调制器输出不发生变化；

模块M2.3：用示波器记录输出信号，当发现接收信号在V

优选地，所述信号发生器产生的电压序列为：

V＝(V

其中，V

优选地，所述相位调制器的输出相位角度为：

θ＝V*π/V

其中，V

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明适用于基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，在搭建好光路后针对环形结构创新性地测定了相位调制器的半波电压，减少了实验的误差，确保了实验结果的准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置；

图2为所加入的直流电压序列。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法，旨在适用于基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，参照图1所示，具体包括如下步骤：

步骤S1：搭建基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，包括Sagnac环、相位调制器、信号发生器和示波器，信号发生器输出端口连接到相位调制器的射频端口，Sagnac环输出端口连接到示波器。

Sagnac环的输入端输入光信号，输出端示波器记录输出光光强；信号发生器作用于相位调制器。

Sagnac环由相位调制器、光纤延时线以及50：50分束器构成，所述光纤延时线保障光脉冲在Sagnac环中传输时间小于光脉冲序列间隔时间。

步骤S2：所述信号发生器生成特定的直流电压，并作用于相位调制器，利用示波器记录Sagnac环的输出信号值。

具体地，步骤S2包括：

步骤S2.1：所述信号发生器产生阶梯型的直流电压与零电平交替作用于相位调制器。

步骤S2.2：当顺时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器产生逐渐递增的阶梯型直流电压；当逆时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器为零电平，相位调制器输出不发生变化。

步骤S2.3：用示波器记录输出信号，当发现接收信号在V

其中，信号发生器产生的电压序列为：

V＝(V

其中，V

相位调制器的输出相位角度为：

θ＝V*π/V

其中，V

本发明实施例还提供了一种针对Sagnac环结构的半波电压标定系统，包括：

模块M1：搭建基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，包括Sagnac环、相位调制器、信号发生器和示波器，信号发生器输出端口连接到相位调制器的射频端口，Sagnac环输出端口连接到示波器。

Sagnac环的输入端输入光信号，输出端示波器记录输出光光强；信号发生器作用于相位调制器。

Sagnac环由相位调制器、光纤延时线以及50：50分束器构成，所述光纤延时线保障光脉冲在Sagnac环中传输时间小于光脉冲序列间隔时间。

模块M2：所述信号发生器生成特定的直流电压并作用于相位调制器，利用示波器记录Sagnac环的输出信号值。

模块M2包括：

模块M2.1：所述信号发生器产生阶梯型的直流电压与零电平交替作用于相位调制器。

模块M2.2：当顺时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器产生逐渐递增的阶梯型直流电压；当逆时针脉冲到达相位调制器时，信号发生器为零电平，相位调制器输出不发生变化。

模块M2.3：用示波器记录输出信号，当发现接收信号在V

其中，信号发生器产生的电压序列为：

V＝(V

其中，V

相位调制器的输出相位角度为：

θ＝V*π/V

其中，V

接下来，对本发明进行更为具体的说明。

一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法，包括以下步骤：

(1)首先搭建基于Sagnac环和单相位调制器的连续变量量子密钥分发高斯调制实现装置，包括Sagnac环、相位调制器、信号发生器和示波器，信号发生器输出端口连接到相位调制器的射频端口，Sagnac环输出端口连接到示波器。

(2)信号发生器生成直流电压并作用于相位调制器。

(3)光脉冲信号通过50：50的分束器输入到Sagnac环中分离为顺时针传输和逆时针传输的两个光脉冲信号，两者均通过相位调制器进行调制，调制后的光脉冲信号同时到达50：50的分束器进行合路，并记录输出光强。

(4)为了能够实现顺时针脉冲达到时调制脉冲相位，而在逆时针脉冲到达时对相位不做出任何改变，从而可以控制只有一个脉冲进行了相位调制，因此我们采用的直流电压序列如图2所示，进而刚好实现逆时针脉冲不会发生相位变化，而顺时针脉冲阶梯性地遍历调制电压值。当发现接收信号在V

本发明实施例提供了一种针对Sagnac环结构的半波电压标定方法及系统，通过在搭建好光路后针对环形结构创新性地测定了相位调制器的半波电压，减少了实验的误差，确保了实验结果的准确性。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。