PCI总线高速连续采集控制逻辑研究

针对数据采集系统中大容量数据的高速连续传输问题,结合PCI接口芯片PCI9054与高速异步FIFO,提出了一种以FPGA器件为本地控制器的PCI总线高速连续数据采集系统的实现方法,详细分析了高速连续采集的硬件系统结构,重点对PCI本地总线接口时序做了深入研究,采用Verilog HDL硬件描述语言,引入有限状态机技术,设计实现了PCI从模式单周期与突发周期访问相兼容的逻辑控制程序。最后通过实验验证该方法的有效性。

基于PXI总线的高速数字化仪研制

针对现代自动测试领域对数字化仪测试需求,设计并开发了一种PXI总线高速数字化仪;详细介绍了PXI接口电路设计方法,以及使用FPGA作为本地控制器,完成高速数据转换和异步FIFO数据缓存;采用驱动程序开发工具Windriver,在Visual C++6.0平台下完成模块驱动程序的开发,采用中断方式启动数据传输,利用PCI9054芯片的DMA数据传输功能,实现了数据高速传输,单通道最大采样速度为40MHz,输入电压范围-10～+10V;结果表明,设计的PXI高速数字化仪基本达到预定的技术指标,运行稳定可靠。

QKD系统中DFB激光器的可调偏置驱动

基于分布反馈式(DFB)半导体激光器的特性,为满足量子密钥分发(QKD)系统研究中对光源的多种需求,设计了一种1550 nm波长的DFB激光器的精密可调偏置驱动方案。该方案以FPGA为控制核心,用上位机软件控制输入,可给DFB激光器提供0~50 m A的精密偏置直流,从而完成光源不同发光模式间的切换,QKD系统中的多种光源需求得以满足。

QKD系统中基于EA电路的诱骗态实现

使用诱骗态量子秘钥方案可以解决因光子数分离攻击而导致的安全漏洞,保证了长距离量子通信的安全。本文介绍了量子通信的相关原理,通过对电吸收调制电路和激光器驱动电路的设计,精确控制产生了1550 nm波段的窄脉冲,经过内部调制成功制备诱骗态光脉冲,其强度约为信号态光脉冲的三分之一,因激光器的同一性而具有一致的光学特征从而避免了时频窃听,并具有强度可调的优点。

量子保密通信中光纤光栅的波长稳定性研究

为了改善量子保密通信设备中所用光纤布拉格光栅的长期波长稳定性,从工艺角度提出了采用特殊光纤涂覆层材料对常规的光纤光栅加以改进,并制作了基于新工艺的双金属温度补偿光纤光栅样品。理论研究了温度和应力等因素对光纤光栅中心波长的影响,分析了光纤光栅温度补偿的原理和方法。通过高温加速老化的方法,监测了所制作的新工艺光纤光栅样品在等效3年时间内中心波长变化情况,同时对比测试了原有工艺的部分样品。分析了所制作的光纤光栅在特定传输距离时应用于量子保密通信中的滤波特性。结果表明,新工艺的光纤光栅在3年等效老化时间内,中心波长漂移量均在产品允许的最大漂移范围内,较常规的光纤光栅工艺有较大改善,满足设备长期运行时对波长漂移精度的使用要求。

针对电力悬空光缆量子密钥分发的高速偏振反馈算法

电力悬空光缆中光子偏振态易受外界快速无规则扰动影响,导致偏振编码量子密钥分发(QKD)系统成码率降低甚至无法成码,为对抗链路中偏振态的快速变化,设计了高速偏振反馈系统(FPF),介绍了该系统的工作原理。重点研究了系统中关键的偏振反馈算法,包括对偏振收敛程度评价函数及搜索算法的选取,偏振反馈周期与成码周期的监测条件的选取,以及监测阈值的自适应选取。整个系统在实际悬空光纤上进行了实测,测试结果表明该系统和算法能够解决中远距离悬空光缆中QKD成码难的问题。