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量子保密通信是一门新兴学科,它的出现改变了加密仅依赖数学与逻辑变换的传统模式,开辟了物理密码学的新思路。量子保密通信经过二十多年的研究,在理论和实验上获得很大进展,现在已经进入应用研究阶段。目前,量子保密通信系统主要采用弱相干脉冲来代替单光子源实现量子密钥的分法。弱相干光脉冲通常由电光强度调制器对窄带激光源进行外调制获得。调制器由于其直流工作点存在漂移现象,使输出光脉冲的消光比不稳定,并带来潜在的安全性问题,因此对电光强度调制器的工作点要进行精确的控制。
论文以“电光强度调制器偏压控制器的研究”为题系统深入的研究了量子保密通信中基于锁相放大器的电光强度调制器偏压控制系统,这对于量子保密通信系统长期稳定和安全运行的应用和发展,具有重要的学术价值和实际意义。
论文阐述了电光调制技术和电光调制器偏压控制方面的国内外的研究进展,深入研究了电光调制技术原理及电光调制器工作点的漂移过程,并分析了锁相放大器的工作原理及调制解调的控制理论,创新性地提出一种高精度闭环偏压控制系统。主要工作包括:①深入研究了电光调制器的基本原理以及其偏置工作点的漂移规律,为实现偏压控制系统打下理论基础。②论文分析了锁相放大器的频谱迁移和工作原理,并对其主要器件相敏检测器进行原理分析,提出了基于锁相放大器的电光强度调制器偏压控制理论。③根据上文的理论及分析,论文设计了电光强度调制器偏压控制系统,并对系统的各个模块的电路原理图的设计进行分析,提出了如何选取最佳控制点的方法,并介绍了偏压控制系统的程序设计流程。④根据电光调制的原理,利用极值法测出了系统中铌酸锂电光强度调制器的重要参数半波电压,为选取偏压最佳控制点提供了参考依据;然后通过对调制器加载锯齿波对系统硬件电路进行测试,并给出实验结果分析;最后对整个控制系统运行调试,得到了系统参数测试结果。
测试结果表明,本控制系统可以使电光强度调制器的消光比达到30dB以上,其稳定性为±0.435dB,实现了电光强度调制器偏压的自动控制,使电光强度调制器以稳定的消光比持续工作,提高了量子保密通信系统的稳定性。