激光与光电子学进展, 2019, 56 (8): 082702, 网络出版: 2019-07-26   

基于波分复用的空间量子-经典信号同传系统设计 下载: 1040次

Coexistence System Design of Free Space Quantum-Classical Signal Based on Wavelength Division Multiplexing
作者单位
1 空军工程大学研究生院, 陕西 西安 710051
2 空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
3 空军工程大学空管领航学院, 陕西 西安 710051
图 & 表

图 1. 量子-经典信号波分复用结构图

Fig. 1. Structural diagram of quantum-classical signal coexistence system

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图 2. 经典信号发射端结构图

Fig. 2. Structural diagram of transmitting terminal of classical signal

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图 3. 经典信号接收端结构图

Fig. 3. Structural diagram of receiving terminal of classical signal

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图 4. 量子密钥分发系统发射端结构

Fig. 4. Structural diagram of transmitting terminal of QKD system

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图 5. 量子密钥分发系统接收端结构

Fig. 5. Structural diagram of receiving terminal of QKD system

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图 6. 不同湍流强度下安全密钥率与距离的关系

Fig. 6. Security key rate versus distance under different turbulence intensities

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图 7. 不同时隙数下4-PPM信号误包率

Fig. 7. RPER of 4-PPM signal under different slots

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图 8. 不同LP下4-PPM信号误包率

Fig. 8. RPER of 4-PPM signal under different LP

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图 9. 26个量子信号脉冲

Fig. 9. 26 quantum signal pulses

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图 10. 不同偏振态下,1550 nm QKD系统探测器输出电脉冲。(a) 0偏振态;(b) 90偏振态;(c) +45偏振态;(d) -45偏振态

Fig. 10. APD output electric pulses of 1550 nm QKD system. (a) Polarization state of 0; (b) polarization state of 90; (c) polarization state of +45; (d) polarization state of -45

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图 11. 4个探测器输出电脉冲对比图

Fig. 11. Comparison of electric pulses from four APDs

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图 12. 量子密钥传输过程

Fig. 12. Quantum key transmission process

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图 13. 经典信号发射端与接收端二进制序列。(a)发射端;(b)接收端

Fig. 13. Binary sequences of classical signal in transmitter and receiver. (a) Transmitter; (b) receiver

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图 14. 发射端和接收端经典信息对比图

Fig. 14. Comparison of classical information in transmitter and receiver

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图 15. 经典信号眼图

Fig. 15. Eye diagram of classical signal

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表 1大气信道模块参数

Table1. Parameters of FSO channel model

ParameterValue
Transmission distance /km1
Channel attenuation /(dB·km-1)5
Transmitter aperture diameter /cm30
Receiving aperture diameter /cm40
Beam divergence /mrad0.03
Transmitter loss /dB2
Receiver loss /dB2
Scintillation modelGamma-Gamma
Index refraction structure /m-2/31.7×10-14

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表 21550 nm量子密钥信息

Table2. 1550 nm quantum key information

0100010100101
Quantum key information0100111011101
45-45045459045-454545-4545-45
Polarization state0904545-4590-450-45-4590090

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朱宇, 石磊, 魏家华, 朱秋立, 杨汝, 赵顾颢. 基于波分复用的空间量子-经典信号同传系统设计[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(8): 082702. Yu Zhu, Lei Shi, Jiahua Wei, Qiuli Zhu, Ru Yang, Guhao Zhao. Coexistence System Design of Free Space Quantum-Classical Signal Based on Wavelength Division Multiplexing[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(8): 082702.

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