本文選題：量子密鑰分發(fā)　切入點(diǎn)：分布式反饋激光器　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：量子保密通信是基于量子力學(xué)理論的密碼體制,通過“一次一密”的加密方式實(shí)現(xiàn)無條件安全的密碼系統(tǒng)。由于理想的單光子源難以制備,在實(shí)際量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)中,使用的是弱相干光源。高速皮秒脈沖光源作為多功能的弱相干態(tài)光源,可應(yīng)用于實(shí)際QKD系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和測試環(huán)境中。本文首先分析了半導(dǎo)體激光器的工作原理和特性,并闡述了產(chǎn)生超窄光脈沖的增益開關(guān)原理�；诜植际椒答�(DFB)激光器的工作特性和高速皮秒脈沖光源的需求,設(shè)計(jì)了激光器的硬件驅(qū)動電路。主要包括直流偏置電路,窄脈沖驅(qū)動電路和溫度控制電路,針對直流偏置電路和窄脈沖驅(qū)動電路,采用了集成驅(qū)動芯片的方案設(shè)計(jì)。其中,直流偏置電路本質(zhì)上是壓控電流源電路,利用深度負(fù)反饋保證輸出電流的穩(wěn)定性。窄脈沖驅(qū)動電路包括輸入觸發(fā)電路、窄脈沖產(chǎn)生、調(diào)制驅(qū)動三個(gè)部分。溫度控制電路即利用激光器內(nèi)部的熱敏電阻和熱電制冷器(TEC),以及外部電路組成閉環(huán)反饋系統(tǒng)。光源的單板采用Altera公司的Cyclone III系列的FPGA作為主控,實(shí)現(xiàn)芯片的驅(qū)動控制、位置式PI溫控算法以及UART通信。最后,對單板進(jìn)行了電磁兼容性的設(shè)計(jì)。針對光源的兩種驅(qū)動方案,在不同的工作模式下,進(jìn)行了光脈沖波形和光譜特性的測試。實(shí)驗(yàn)及測試證明,高速皮秒脈沖光源的光脈沖寬度可以達(dá)到65 ps,觸發(fā)頻率可以達(dá)到1.25 GHz,能滿足實(shí)際QKD系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)和測試光源的性能指標(biāo)要求。
[Abstract]:Quantum secure communication is a cryptosystem based on quantum mechanics theory, which realizes the unconditional secure cryptosystem by means of "one time encryption". Because the ideal single photon source is difficult to be prepared, it is in the actual quantum key distribution system (QKD). The high speed picosecond pulse light source, as a multifunctional weak coherent state light source, can be used in the experimental and testing environment of a real QKD system. The principle and characteristics of the semiconductor laser are analyzed in this paper. The principle of gain switch for generating ultralow optical pulse is described. Based on the characteristics of distributed feedback DFB laser and the demand of high speed picosecond pulse light source, the hardware driving circuit of laser is designed, which mainly includes DC bias circuit. For the DC bias circuit and the narrow pulse drive circuit, the integrated drive chip is used in the design of the narrow pulse drive circuit and the temperature control circuit, in which the DC bias circuit is essentially a voltage-controlled current source circuit. The stability of output current is guaranteed by deep negative feedback. The narrow pulse drive circuit includes input trigger circuit, narrow pulse generation, The temperature control circuit is composed of the inner thermistor and thermoelectric cooler of the laser and the external circuit to form the closed-loop feedback system. The single board of the light source is controlled by the FPGA of Cyclone III series of Altera Company. The realization of chip driver control, position Pi temperature control algorithm and UART communication. Finally, the electromagnetic compatibility of the single board is designed. The optical pulse waveforms and spectral characteristics are tested. The pulse width of high speed picosecond pulse source can reach 65 psand the trigger frequency can reach 1.25 GHz, which can meet the performance requirements of experimental and test light source in actual QKD system.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN248

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1688644