具有时钟恢复和功率监测功能的时域平衡零拍探测器

时域平衡零拍探测器可以直接探测脉冲信号光场的正交分量,是连续变量量子密钥分发系统中的关键器件。本文介绍了一种新型时域平衡零拍探测器,充分利用了级联光电二极管中每个光电二极管两端产生的光电流信号,不仅能够测量信号光场的正交分量,同时还可以实时监测本振光功率并产生与本振光同频率的时钟信号。实验中,在1 MHz的重复速率下,探测器可输出共模抑制比达75 dB,信噪比为13.50 dB散粒噪声信号;同时产生与本振光同频的时钟信号,并输出与本振光功率具有良好线性关系的直流电压值,增益为2.52×10^(-7)V/光子,残差平方和为2.51×10^(-4)V^(2)。该探测器可显著降低连续变量量子密钥分发系统接收端的复杂度,能有效避免因分束器的分束比变化而产生的安全漏洞,增强了系统的实际安全性。

时域脉冲平衡零拍探测器的高精度自动平衡

时域脉冲平衡零拍探测器能够直接对光场量子态的正交分量进行测量,是连续变量量子密钥分发系统的核心测量器件,其测量精度与密钥分发系统的额外噪声及安全密钥速率密切相关.本文理论分析了探测器双臂不平衡对测量精度的影响,并实验设计、研制了双臂可精确自动平衡的时域脉冲平衡零拍探测器.通过高精度控制探测器一臂的光纤圆环曲率半径,实现了光纤内部光场强度的精密衰减,进而获得了探测器的精确自动平衡.实验测试结果表明时域平衡零拍探测器双臂具有10^(-5)以上的平衡精度,能够长时间稳定运行,有效避免了探测器的输出电压进入非线性区或饱和区.该探测装置可应用于连续变量量子密钥分发系统,有效降低由于量子态信号探测过程引入的额外噪声,提高系统的长期稳定性.