量子密鑰分發(fā)（Quantum Key Distribution,QKD）技術(shù)從理論上保證安全的對稱密鑰分發(fā),它和一次一密技術(shù)的結(jié)合可顯著提高通信系統(tǒng)的安全性。在基于量子安全的光通信系統(tǒng)中,如何將量子信號和經(jīng)典光信號復(fù)用在同一根光纖中以大幅提高系統(tǒng)容量和節(jié)約光纖資源是近年來的研究熱點之一。在共纖傳輸過程中,由于量子信號功率極其微弱,容易受到來自經(jīng)典光信號的噪聲干擾。針對以上問題,研究了四波混頻和拉曼散射這兩種主要噪聲對量子信號產(chǎn)生的影響,提出一種通過選擇性避免部分四波混頻噪聲,來有效抑制總體噪聲的波長分配方案。仿真結(jié)果表明,所提方案可有效抑制四波混頻和拉曼散射噪聲的影響,并提高波長資源利用率。進一步地,通過實驗對單芯光纖和多芯光纖中的噪聲水平進行了測量,驗證了所提方案的有效性。 

【文章來源】：無線電通信技術(shù). 2020,46(06)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

量子信號與經(jīng)典光信號共纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

表1 仿真主要參數(shù)Tab.1 Main parameters for simulation 參數(shù) 數(shù)值 τgate(單光子探測器門寬) 1 ns～125 ps fs (單光子探測器工作頻率) 10 MHz Δλ (量子信號帶寬) 15 GHz ηspd(單光子探測器門寬探測效率) 10% pdark(單光子探測器暗記數(shù)) 4×10-6 tIL(系統(tǒng)插入損耗) 8 dB2.1 噪聲抑制性能分析

仿真采用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖,得到SNAS方案及其對比方案所選量子信道中的噪聲光子數(shù)與傳輸距離之間的關(guān)系,如圖3所示。由圖3可以看出,兩種SNAS方案即SNAS-n和SNAS-d,性能相近并優(yōu)于現(xiàn)有的CCA、JOCA和O-ROCA三種方案。SNAS-n方案在整個傳輸距離上都具有較低的噪聲水平,與CCA、JOCA和O-ROCA方案相比, SNAS-n方案在20 km處可以分別降低18.6%、5.1%和7.5%的噪聲。SNAS-d方案在傳輸距離小于2 km時,由于非簡并FWM噪聲占主導(dǎo),其性能略遜于JOCA和O-ROCA方案,但當(dāng)傳輸距離大于2 km時,拉曼散射噪聲成為主要噪聲,SNAS-d方案的噪聲抑制性能最佳。對不同傳輸距離下采用BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)安全密鑰生成率進行了仿真,并考慮了單光子探測器的門寬情況。如圖4所示,同樣可以看出兩種SNAS方案優(yōu)于對比方案,特別是當(dāng)單光子探測器的門寬τgate= 125 ps時。該條件下,SNAS-d方案在40 km處的安全密鑰生成率是JOCA的2倍和O-ROCA方案的3.6倍。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3314270