本實(shí)用新型涉及量子通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)如今量子保密通信技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸安全方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，并已經(jīng)逐漸實(shí)用化。其中隨機(jī)數(shù)的使用保證了在很多領(lǐng)域內(nèi)的安全通信，這也引起科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。在密碼學(xué)中，安全的隨機(jī)數(shù)輸入是安全通信的基礎(chǔ)，根據(jù)定義，計(jì)算機(jī)方式產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)是偽隨機(jī)數(shù)，強(qiáng)大的遠(yuǎn)程相關(guān)性存在潛在破壞加密通信安全的危險(xiǎn)，為解決這一問題，近年來科學(xué)家們致力于量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的研究，并制作方案陸續(xù)提出，并已逐漸商業(yè)化。

但量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器也會(huì)存在安全漏洞，通常理想情況下認(rèn)為源是理想單光子源，但若源出現(xiàn)故障或源所發(fā)的量子信號(hào)被經(jīng)典信號(hào)代替，那么最終輸出的隨機(jī)數(shù)將不再是真隨機(jī)數(shù)。為解決上述問題，申請(qǐng)?zhí)枮?01410449817.7的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)可以允許信號(hào)高衰減的源無關(guān)的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器方案，可以在不相信源的情況下產(chǎn)生真隨機(jī)數(shù)。該源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生方法，接收端接收源發(fā)出的光子信號(hào)轉(zhuǎn)化為等價(jià)的單光子信號(hào)，對(duì)單光子信號(hào)進(jìn)行X基矢或Z基矢調(diào)制并進(jìn)行投影測(cè)量。根據(jù)Z基矢測(cè)量結(jié)果計(jì)算誤碼率，根據(jù)X基矢測(cè)量結(jié)果進(jìn)行后處理后獲得完全隨機(jī)二進(jìn)制串。

但根據(jù)X基矢測(cè)量結(jié)果獲得完全隨機(jī)二進(jìn)制串成碼率不高，而且計(jì)算以及模型設(shè)計(jì)復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生由量子力學(xué)保證的真隨機(jī)數(shù)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題改進(jìn)了誤碼率計(jì)算模塊與量子隨機(jī)數(shù)生成模塊的連接關(guān)系，并提供了有關(guān)發(fā)送端和接收端內(nèi)部光路的改進(jìn)。

一種源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，包括相互匹配的發(fā)送端和接收端，所述接收端包括：

分束模塊，接收來自發(fā)送端的光脈沖并分為兩路輸出；

Z基矢時(shí)間探測(cè)模塊，用于接收分束模塊的第一路輸出進(jìn)行Z基矢時(shí)間探測(cè)；

采集處理模塊，用于采集所述Z基矢時(shí)間探測(cè)的結(jié)果并生成量子隨機(jī)數(shù)；

干涉模塊，用于接收分束模塊的第二路輸出，經(jīng)干涉后輸出；

X基矢相位探測(cè)模塊，用于接收干涉模塊的輸出并進(jìn)行X基矢相位探測(cè)；

誤碼檢測(cè)模塊，用于采集所述X基矢相位探測(cè)的結(jié)果并計(jì)算誤碼率。

本實(shí)用新型中對(duì)于源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，不對(duì)源做任何假設(shè)(即源無關(guān))，通過分束模塊隨機(jī)的改變測(cè)量基矢，可以根據(jù)Z基矢時(shí)間探測(cè)結(jié)果來獲得部分隨機(jī)二進(jìn)制串，獲取部分隨機(jī)二進(jìn)制串的最小熵，進(jìn)行后處理以得到完全隨機(jī)的二進(jìn)制串(根據(jù)誤碼率的結(jié)果相應(yīng)的扣除敵對(duì)方獲取的部分，進(jìn)而得到量子隨機(jī)數(shù))。

本實(shí)用新型中應(yīng)用X基矢相位探測(cè)結(jié)果計(jì)算誤碼率進(jìn)而衡量有多少密鑰信息被他人獲取。誤碼率為：探測(cè)響應(yīng)錯(cuò)誤的次數(shù)/測(cè)量的總次數(shù)。

在接收端進(jìn)行Z基矢時(shí)間探測(cè)時(shí)，根據(jù)一測(cè)量就塌縮原理，光脈沖對(duì)的單光子(單光子處于光脈沖對(duì)的疊加狀態(tài))會(huì)塌縮到其中任一光脈沖中，這樣根據(jù)所探測(cè)到時(shí)間前后來實(shí)現(xiàn)完全隨機(jī)的二進(jìn)制串的獲取。由于光脈沖對(duì)中兩個(gè)光脈沖的相位差恒定為0，進(jìn)行X基矢相位探測(cè)時(shí)通過干涉可獲得兩路輸出，除相位差為0的一路單獨(dú)響應(yīng)外，其他情況均可視為誤碼，因此通過簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)累加就可以計(jì)算誤碼率。

由于制備的光脈沖對(duì)相位差為0，因此在發(fā)送端可以基于普通激光器而不需要額外的相位調(diào)制設(shè)備，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)并降低成本。當(dāng)然在發(fā)送端本實(shí)用新型還提供了有關(guān)光源的其他改進(jìn)方案。

當(dāng)然若在發(fā)送端制備光脈沖對(duì)相位差不為0，但保持恒定，而在接收端利用相同原理進(jìn)行探測(cè)可視為等同的變形，但很明顯會(huì)增加成本和設(shè)備的復(fù)雜。所述發(fā)送端用于生成基于單光子的相位差為0的光脈沖對(duì)，具體包括：

單光子光源，用于發(fā)送單光子脈沖；

不等臂干涉儀，所述單光子脈沖經(jīng)該不等臂干涉儀，生成所述光脈沖對(duì)。

由于需要制備光脈沖對(duì)，因此采用不等臂干涉儀的方式生成兩列脈沖，其中一列經(jīng)延時(shí)后與另一列疊加，關(guān)于不等臂干涉儀延時(shí)的時(shí)長(zhǎng)一般滿足：延時(shí)時(shí)長(zhǎng)小于光源發(fā)出的光脈沖的周期時(shí)長(zhǎng)。

可選的，所述不等臂干涉儀為不等臂馬赫曾德干涉儀，或不等臂邁克爾遜干涉儀。

可選的，所述單光子光源為發(fā)射單光子脈沖的激光器，或包括發(fā)射多光子脈沖的激光機(jī)以及將所述多光子脈沖轉(zhuǎn)換為單光子脈沖的衰減器。

在選用其他類型激光器時(shí)同理，根據(jù)具體情況選用衰減器，以獲得單光子脈沖。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，發(fā)送端的不等臂馬赫曾德干涉儀中，長(zhǎng)臂以及短臂的輸入、輸出端通過分束器耦合，處在輸出端一側(cè)的分束器為保偏偏振分束器。

為了在發(fā)送端生成基于單光子的相位差為0的光脈沖對(duì)，本實(shí)用新型還提供光源的改進(jìn)，作為優(yōu)選，所述發(fā)送端采用相位調(diào)制光源，所述相位調(diào)制光源包括相位制備激光器和脈沖產(chǎn)生激光器：

所述相位制備激光器用于產(chǎn)生長(zhǎng)脈沖并注入脈沖產(chǎn)生激光器；

所述脈沖產(chǎn)生激光器受激發(fā)產(chǎn)生相位差為0的短脈沖對(duì)。

所述的“長(zhǎng)脈沖”、“短脈沖對(duì)”是根據(jù)兩者脈沖波形的相對(duì)概念，并不對(duì)其脈沖的絕對(duì)長(zhǎng)短構(gòu)成限定，獲得的所述短脈沖對(duì)，即為所述基于單光子的相位差為0的光脈沖對(duì)。

作為優(yōu)選，為了優(yōu)化光路，所述相位調(diào)制光源還設(shè)有三個(gè)端口的光纖環(huán)形器，所述相位制備激光器產(chǎn)生的長(zhǎng)脈沖輸入第一端口并經(jīng)過第二端口進(jìn)入脈沖產(chǎn)生激光器，所述脈沖產(chǎn)生激光器產(chǎn)生的短脈沖對(duì)輸入第二端口并經(jīng)過第三端口輸出。

在接收端，所述干涉模塊為不等臂干涉儀。

作為優(yōu)選，接收端與發(fā)送端中，不等臂干涉儀的臂長(zhǎng)差相等。

作為優(yōu)選，在接收端，所述不等臂干涉儀為不等臂馬赫曾德干涉儀，或不等臂邁克爾遜干涉儀。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，接收端的不等臂馬赫曾德干涉儀中，長(zhǎng)臂以及短臂的輸入、輸出端通過分束器耦合，處在輸入端一側(cè)的分束器為保偏偏振分束器。

所述Z基矢時(shí)間探測(cè)模塊為一單光子探測(cè)器。

所述干涉模塊具有兩條輸出光路，分別輸出不同的干涉結(jié)果；所述X基矢相位探測(cè)模塊包括兩個(gè)單光子探測(cè)器，分別連接對(duì)應(yīng)的一條輸出光路。

作為優(yōu)選，所述X基矢相位探測(cè)模塊包括一個(gè)單光子探測(cè)器，干涉模塊的兩條輸出光路通過光路元件復(fù)用該同一單光子探測(cè)器。

作為優(yōu)選，兩條輸出光路基于時(shí)分復(fù)用方式復(fù)用該同一單光子探測(cè)器。具體設(shè)置時(shí)可在其中一條輸出光路上增加適宜的延時(shí)線。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述Z基矢時(shí)間探測(cè)模塊、以及X基矢相位探測(cè)模塊為同一單光子探測(cè)器；所述分束模塊的第一路輸出、以及干涉模塊的兩條輸出光路通過光路元件復(fù)用該同一單光子探測(cè)器。

同理，分束模塊的第一路輸出、以及干涉模塊的兩條輸出光路基于時(shí)分復(fù)用方式復(fù)用該同一單光子探測(cè)器。具體設(shè)置時(shí)可在至少兩條光路上增加適宜的延時(shí)線。

Z基矢時(shí)間探測(cè)時(shí)，光脈沖到達(dá)單光子探測(cè)器后，單光子探測(cè)器內(nèi)部的雪崩光電二極管會(huì)將單光子信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)進(jìn)入電脈沖甄別器，將甄別出單光子脈沖和噪聲脈沖，單光子電脈沖進(jìn)入限幅放大器，限幅放大器把電脈沖限制在一定幅值的TTL電平信號(hào)，經(jīng)過相應(yīng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)即可。

X基矢相位探測(cè)時(shí)，在兩個(gè)單光子探測(cè)器后加相應(yīng)的符合測(cè)量，而后經(jīng)過相應(yīng)器件計(jì)算誤碼率。

所述誤碼檢測(cè)模塊包括依次對(duì)所述X基矢相位探測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理的符合測(cè)量模塊和誤碼率計(jì)算模塊。

作為優(yōu)選，所述誤碼檢測(cè)模塊包括依次對(duì)所述X基矢相位探測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理的甄別器、限幅放大器、符合測(cè)量模塊和誤碼率計(jì)算模塊。

誤碼檢測(cè)模塊中各部分就其自身而言可采用現(xiàn)有技術(shù)。

符合測(cè)量模塊具體用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)探測(cè)器的同時(shí)記錄。

誤碼率計(jì)算模塊根據(jù)不同信號(hào)來源的響應(yīng)情況，統(tǒng)計(jì)誤碼，信號(hào)來源即對(duì)應(yīng)干涉模塊的兩條輸出光路，其中一條對(duì)應(yīng)相位差為pi，另一條對(duì)應(yīng)相位差為0，誤碼檢測(cè)模塊檢測(cè)僅相位差為0的輸出光路有響應(yīng)時(shí)為正確碼，而以下幾種情況均視為誤碼：

只有相位差為pi的輸出光路有響應(yīng)；

相位差為0、相位差為pi的輸出光路均有相應(yīng)；

相位差為0、相位差為pi的輸出光路均無相應(yīng)。

本實(shí)用新型在發(fā)送端無需主動(dòng)調(diào)制即可實(shí)現(xiàn)接收端的被動(dòng)非平衡基矢的調(diào)制，接收端對(duì)單光子信號(hào)進(jìn)行X基矢或Z基矢探測(cè)。根據(jù)Z基矢時(shí)間探測(cè)結(jié)果進(jìn)行后處理后獲得完全隨機(jī)二進(jìn)制串，具有更穩(wěn)定的成碼率；根據(jù)X基矢相位探測(cè)結(jié)果計(jì)算誤碼率進(jìn)而衡量有多少密鑰信息被他人獲取，進(jìn)一步提高安全性。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例3的源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例4的源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例5的接收端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例6的接收端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施例7的接收端的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

參見圖1，本實(shí)施例源無關(guān)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器包括相互匹配的發(fā)送端和接收端。

本實(shí)施例在發(fā)送端利用不等臂馬赫曾德干涉儀的方式產(chǎn)生兩個(gè)具有相位差為0的光脈沖，激光器1發(fā)出的光脈沖輸入第一不等臂MZI模塊(不等臂馬赫曾德干涉儀)，經(jīng)分束器2后分別走長(zhǎng)短臂，長(zhǎng)臂一路設(shè)有延時(shí)線4，再通過分束器3兩路光脈沖疊加，形成基于單光子的相位差為0的光脈沖對(duì)。

在接收端，包括通過分束器5將來自發(fā)送端的光脈沖分為兩路，一路輸入作為Z基矢時(shí)間探測(cè)模塊的單光子探測(cè)器9再經(jīng)采集處理模塊12生成量子隨機(jī)數(shù)；

另一路進(jìn)入第二不等臂MZI模塊(不等臂馬赫曾德干涉儀)，經(jīng)分束器6后分別走長(zhǎng)短臂，長(zhǎng)臂一路設(shè)有延時(shí)線7，再通過分束器8兩路光脈沖干涉后進(jìn)入分別進(jìn)入X基矢相位探測(cè)，具體為單光子探測(cè)器10和單光子探測(cè)器11，之后再輸入誤碼檢測(cè)模塊13計(jì)算誤碼率。

進(jìn)行Z基矢時(shí)間探測(cè)時(shí)，來自發(fā)送端的單光子處于兩個(gè)光脈沖的疊加狀態(tài)，根據(jù)一測(cè)量就塌縮原理，單光子探測(cè)器9探測(cè)單光子會(huì)使單光子塌縮到其中任一光脈沖中，這樣根據(jù)所探測(cè)到時(shí)間前后來實(shí)現(xiàn)完全隨機(jī)的二進(jìn)制串的獲取。

采集處理模塊12包括電脈沖甄別器、限幅放大器、計(jì)數(shù)器，光脈沖到達(dá)單光子探測(cè)器后，單光子探測(cè)器內(nèi)部的雪崩光電二極管會(huì)將單光子信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)進(jìn)入電脈沖甄別器，將甄別出單光子脈沖和噪聲脈沖，單光子電脈沖進(jìn)入限幅放大器，限幅放大器把電脈沖限制在一定幅值的TTL電平信號(hào)，經(jīng)過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)即可得到隨機(jī)的二進(jìn)制串。

進(jìn)行X基矢相位探測(cè)時(shí)，發(fā)送端發(fā)送的兩個(gè)光脈沖在分束器8處發(fā)生干涉，相位差為0則到達(dá)單光子探測(cè)器10，相位差為pi則到達(dá)單光子探測(cè)器11。

誤碼檢測(cè)模塊13包括依次對(duì)所述X基矢相位探測(cè)的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理的甄別器、限幅放大器、符合測(cè)量模塊和誤碼率計(jì)算模塊。甄別器和限幅放大器的原理可參見采集處理模塊12中的描述。

符合測(cè)量模塊具體用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)探測(cè)器所探測(cè)結(jié)果的同時(shí)記錄，隨后誤碼檢測(cè)模塊檢測(cè)兩路光路的響應(yīng)情況計(jì)算誤碼率。

因?yàn)榘l(fā)送端所制備的兩個(gè)脈沖的相位差恒定為0，因此除去只有單光子探測(cè)器10有響應(yīng)外的所有情況，判定為響應(yīng)錯(cuò)誤，誤碼檢測(cè)模塊13通過多次測(cè)量，計(jì)算誤碼率。

實(shí)施例2

結(jié)合圖1，本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例1將分束器3和分束器6換為保偏偏振分束器，保偏偏振分束器的特性是保偏偏振分束器的尾纖為保偏光纖，且保偏偏振分束器的反射端口內(nèi)嵌一90度旋轉(zhuǎn)器。

發(fā)送端激光器發(fā)出的光脈沖經(jīng)過分束器2后分為兩路光脈沖。一路走長(zhǎng)臂連接分束器3的反射端口，偏振旋轉(zhuǎn)90度后反射輸出垂直偏振光脈沖(|V>)。一路走短臂經(jīng)分束器3的透射端口輸出水平偏振光脈沖(|H>)。

兩束光脈沖在接收端到達(dá)分束器6時(shí)，垂直偏振光脈沖(|V>)走短臂經(jīng)分束器6反射經(jīng)反射端口內(nèi)嵌90度旋轉(zhuǎn)器偏振旋轉(zhuǎn)90度變?yōu)樗狡窆饷}沖(|H>)傳輸至分束器8，水平偏振光脈沖(|H>)走長(zhǎng)臂經(jīng)分束器6透射到達(dá)分束器8，兩束光脈沖在分束器8處發(fā)生干涉。

其余處理過程可參見實(shí)施例1的描述，本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于使用保偏偏振分束器，干涉效率是實(shí)施例1的兩倍。

實(shí)施例3

參見圖2，本實(shí)施例主要采用光注入的思想產(chǎn)生兩個(gè)具有相位差為0的光脈沖，在發(fā)送端應(yīng)用相位調(diào)制光源，接收端圖中各元件以及流程可以參照實(shí)施例1。

相位調(diào)制光源由兩個(gè)激光器和一個(gè)環(huán)形器組成，兩個(gè)激光器分別為相位制備激光器15以及脈沖產(chǎn)生激光器14。

以下結(jié)合與實(shí)施例1的不同，重點(diǎn)描述發(fā)送端兩種生成光脈沖的方法。

方法一：

首先調(diào)制兩個(gè)激光器的觸發(fā)電信號(hào)，使兩個(gè)激光器各自發(fā)射等間隔的均勻脈沖序列，同時(shí)調(diào)整兩脈沖序列的周期，使相位制備激光器發(fā)出的每個(gè)長(zhǎng)脈沖在時(shí)序上都包含脈沖產(chǎn)生激光器發(fā)出的一對(duì)短脈沖。

相位制備激光器預(yù)調(diào)相位的長(zhǎng)脈沖經(jīng)環(huán)形器的a端口輸入，b端口輸出至脈沖產(chǎn)生激光器，使脈沖產(chǎn)生激光器觸發(fā)的一對(duì)短脈沖相位差為一對(duì)相位差為的短脈沖由環(huán)形器的b端口輸入，c端口輸出。即環(huán)形器的c端口作為相位調(diào)制光源的輸出端口。

相位制備激光器預(yù)調(diào)相位的長(zhǎng)波長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)方式如下：調(diào)制相位制備激光器的觸發(fā)電信號(hào)，在電信號(hào)中間位置一定持續(xù)時(shí)間內(nèi)引入ΔU的電壓擾動(dòng)，電信號(hào)的擾動(dòng)改變了光頻率，光頻差導(dǎo)致長(zhǎng)脈沖前后未被調(diào)制的部分相位差ΔU與呈線性關(guān)系，通過設(shè)置ΔU可將調(diào)制為任意值。其中應(yīng)該注意的是，為了將純凈的相位差傳遞到兩個(gè)短脈沖間，將電信擾動(dòng)的持續(xù)時(shí)間對(duì)準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生激光器的觸發(fā)電信號(hào)間隔，即關(guān)閉脈沖產(chǎn)生激光器對(duì)長(zhǎng)脈沖此處的增益，使的最終只有長(zhǎng)脈沖前后未被調(diào)制的部分在光注入時(shí)起到調(diào)制作用，在脈沖激光器內(nèi)激發(fā)兩個(gè)不可分辨的短脈沖且兩個(gè)短脈沖的相位差為

本實(shí)施例通過對(duì)相位制備激光器觸發(fā)電信號(hào)的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制光源的調(diào)相過程，我們通過調(diào)制ΔU實(shí)現(xiàn)相位制備激光器預(yù)調(diào)相位的長(zhǎng)脈沖經(jīng)環(huán)形器的b端口輸出至脈沖產(chǎn)生激光器，使脈沖產(chǎn)生激光器觸發(fā)的一對(duì)短脈沖相位差為而后經(jīng)過環(huán)形器的c端口輸出。

方法二：

調(diào)制相位制備激光器的直流電壓使相位制備激光器發(fā)送連續(xù)光并注入脈沖產(chǎn)生激光器；調(diào)制脈沖產(chǎn)生激光器使脈沖產(chǎn)生激光器發(fā)射等間隔的均勻脈沖序列。

相位制備激光器發(fā)送連續(xù)光經(jīng)環(huán)形器的a端口輸入，b端口輸出至脈沖產(chǎn)生激光器，使脈沖產(chǎn)生激光器觸發(fā)的一對(duì)短脈沖相位差為一對(duì)相位差為的短脈沖由環(huán)形器的b端口輸入，C端口輸出。即環(huán)形器C端口作為相位調(diào)制光源的輸出端口。

兩種方法生成的光脈沖輸入到接收端后，可參照實(shí)施例1進(jìn)行相應(yīng)后續(xù)處理。

實(shí)施例4

相對(duì)于實(shí)施例1，本實(shí)施例的不同之處在于發(fā)送端采用不等臂邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生兩個(gè)具有相位差為0的光脈沖。

參見圖3并結(jié)合圖1有關(guān)接收端的相關(guān)說明，激光器17發(fā)出的光脈沖經(jīng)過分束器19后分為兩路：

一路走長(zhǎng)臂到達(dá)90度旋轉(zhuǎn)法拉第反射鏡18，偏振旋轉(zhuǎn)90度后沿原路返回到達(dá)分束器19，再輸出至接收端。

另一路走短臂到達(dá)90度旋轉(zhuǎn)法拉第反射鏡20，偏振旋轉(zhuǎn)90度后沿原路返回到分束器19。再輸出至接收端。

本實(shí)施例應(yīng)當(dāng)保證不等臂邁克爾遜干涉儀與接收端一側(cè)的不等臂馬赫曾德干涉儀的臂長(zhǎng)差相等，以保證最后進(jìn)行X基矢相位探測(cè)過程中，兩脈沖干涉的產(chǎn)生，且相位差恒為0。

實(shí)施例5

相對(duì)于實(shí)施例1，本實(shí)施例的不同之處在于接收端采用不等臂邁克爾遜干涉儀，同時(shí)保證發(fā)送端的不等臂馬赫曾德干涉儀的臂長(zhǎng)差與接收端不等臂邁克爾遜干涉儀的臂長(zhǎng)差相等，進(jìn)而發(fā)生干涉，且相位差為0。本實(shí)施例的接收端還可以與其他實(shí)施例的發(fā)送端相結(jié)合。

參見圖4并結(jié)合圖1有關(guān)接收端的相關(guān)說明，在進(jìn)行X基矢相位探測(cè)時(shí)，兩束光脈沖發(fā)生干涉，相位差為0則到達(dá)單光子探測(cè)器10，相位差為pi則經(jīng)過環(huán)形器21到達(dá)單光子探測(cè)器11。因?yàn)閮蓚€(gè)脈沖的相位差恒定為0，因此除去只有單光子探測(cè)器10有響應(yīng)外的所有情況，均判定為響應(yīng)錯(cuò)誤，通過多次測(cè)量，可計(jì)算誤碼率。

實(shí)施例6

參見圖5并結(jié)合圖1有關(guān)接收端的相關(guān)說明，相對(duì)于實(shí)施例1，本實(shí)施例的不同之處在于發(fā)送端進(jìn)行X基矢相位探測(cè)的兩個(gè)單光子探測(cè)器用一個(gè)單光子探測(cè)器11代替(同理也可省略單光子探測(cè)器11而保留單光子探測(cè)器10)，這樣將降低成本。

進(jìn)行X基矢相位探測(cè)時(shí)，兩個(gè)光脈沖在分束器8處發(fā)生干涉，若相位差為0則經(jīng)分束器22到達(dá)單光子探測(cè)器11，若相位差為pi則經(jīng)延時(shí)線23、分束器22到達(dá)單光子探測(cè)器11。

本實(shí)施例的改進(jìn)方式在于采用兩個(gè)時(shí)刻來區(qū)分不同相位差達(dá)到單光子探測(cè)器11。在單光子探測(cè)器11的前面加一個(gè)同步時(shí)間信號(hào)，探測(cè)到達(dá)時(shí)間。若無延時(shí)則相位差為0到達(dá)單光子探測(cè)器11，若有延時(shí)則相位差為pi到達(dá)單光子探測(cè)器11。本實(shí)施例的改進(jìn)方案還可以與其他實(shí)施例相結(jié)合。本實(shí)施例所采用的誤碼檢測(cè)模塊13是根據(jù)到達(dá)時(shí)間不同來實(shí)現(xiàn)測(cè)量和計(jì)算誤碼率的功能。

實(shí)施例7

參見圖6并結(jié)合圖1，圖5有關(guān)接收端的相關(guān)說明，相對(duì)于實(shí)施例1，本實(shí)施例的不同之處在于發(fā)送端僅采用一個(gè)單光子探測(cè)器11(同理也可僅保留單光子探測(cè)器9或單光子探測(cè)器10)，這樣將進(jìn)一步降低成本。

進(jìn)行Z基矢時(shí)間探測(cè)的光脈沖經(jīng)延時(shí)線24到達(dá)分束器25，經(jīng)反射輸出至單光子探測(cè)器11。

進(jìn)行X基矢相位探測(cè)時(shí)，兩個(gè)光脈沖在分束器8處發(fā)生干涉，若相位差為0則經(jīng)分束器22、分束器25到達(dá)單光子探測(cè)器11，若相位差為pi則經(jīng)延時(shí)線23、分束器22、分束器25到達(dá)單光子探測(cè)器11。

單光子探測(cè)器11輸出至采集處理模塊26，其也包括含了誤碼檢測(cè)模塊的功能，可同時(shí)進(jìn)行符合測(cè)量和計(jì)數(shù)，由于是基于時(shí)分復(fù)用，因此根據(jù)到達(dá)時(shí)間不同，分別實(shí)現(xiàn)不同時(shí)刻的采集處理以及誤碼檢測(cè)的功能。

本實(shí)施例的改進(jìn)方案在于采用四個(gè)時(shí)刻來區(qū)分(時(shí)間探測(cè)的信號(hào)光分兩個(gè)時(shí)刻前后到達(dá)以進(jìn)行區(qū)分，相位探測(cè)的信號(hào)光也分為兩個(gè)時(shí)刻前后到達(dá)以進(jìn)行區(qū)分)不同基矢下的探測(cè)，本實(shí)施例也可同上述其他有實(shí)施例相結(jié)合。