一种可变光衰减器校准与衰减控制方法及系统与流程

专利检索2025-10-21  13


本发明属于量子通信,涉及一种可变光衰减器校准与衰减控制方法及系统。


背景技术:

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。

2、量子密钥分发(qkd)系统中,需要电压控制可变光衰减器进行光衰减,将出口光强保持在单光子水平。可变光衰减器在使用前需进行标定(或称校准),标定衰减值(db值)和电压值(dac值)的关系。

3、以微机电系统型可变光衰减器(memsvoa)为例,说明下目前常用的标定方法的标定过程:

4、1)以一定步进(例如:100)扫描电压值,直到达到电压值最大量程,得到一组(dac值、光功率值)数据;

5、2)根据1)扫描得到的数据,计算出相应的(电压值<dac_0>、衰减值<0db>),(电压值<dac_1>、衰减值<1db>),(电压值<dac_2>、衰减值<2db>),……,(电压值<dac_n>、衰减值<ndb>);

6、3)将以上n个点的(电压值、衰减值)数据存储在qkd系统中。qkd系统在使用时,根据所需衰减值,选择相邻的两个整数衰减值对应的dac值,根据线性插值方式计算出相应的电压值进行下发。

7、据发明人了解,上述标定和使用方法存在如下缺点:

8、(1)标定过程需要扫描的点较多(一般是200个点以上:数模转换器dac的扫描范围为0-40000,考虑到标定精度,dac的调节步进<200),标定比较耗时;

9、(2)(电压值、衰减值)存储在qkd系统中需要较多的存储空间,例如一个温度点下需存储41个参数(0~40db对应的dac值);

10、(3)一般仅在室温下进行标定,不考虑不同温度区间,没有根据实际环境温度来调整标定参数,具有一定偏差;

11、(4)qkd系统在使用时,根据所需衰减值,通过线性插值方式计算出的电压值和系统的实际电压值有差距,有些误差在0.1~0.2db,精度不够。


技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题,提出了一种可变光衰减器校准与衰减控制方法及系统,本发明在不改变现有系统硬件及固件接口的情况下,仅通过优化软件算法方式来实现快速和高精度的可变光衰减器校准,能够有效减少参数的采集数量,且可存储多份不同温度下的校准参数,也有助于量子密钥分发系统出口光强的高精度、高可靠性控制。

2、根据一些实施例,本发明采用如下技术方案:

3、一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,包括以下步骤:

4、获取不同温度下可变光衰减器的多个数据;

5、对相应温度下采集的数据进行拟合,得到多项式的曲线公式,存储各曲线公式的参数;

6、在运行过程中,根据当前环境温度获得对应的曲线的参数,根据标定曲线参数对应的公式计算出对可变光衰减器进行控制的电压并下发,实现出口光强的衰减控制。

7、作为可选择的实施方式,获取的数据中每个数据点均包括衰减值和电压值。

8、作为可选择的实施方式,获取的数据个数至少大于拟合的曲线公式的阶层数。

9、作为可选择的实施方式,所述温度等距分布,每隔设定温度,进行数据采集。

10、作为可选择的实施方式,所述温度的分布区间覆盖量子密钥分发系统/可变光衰减器的工作温度区间。

11、作为可选择的实施方式,采用泰勒公式进行拟合。

12、作为可选择的实施方式,各曲线公式的参数存储至量子密钥分发系统。

13、一种可变光衰减器校准与衰减控制系统,包括:

14、数据获取模块,被配置为获取不同温度下可变光衰减器的多个数据;

15、曲线拟合模块,被配置为对相应温度下采集的数据进行拟合,得到多项式的曲线公式,存储各曲线公式的参数;

16、衰减控制模块,被配置为在运行过程中,根据当前环境温度获得对应的曲线的参数,根据标定曲线参数对应的公式计算出对可变光衰减器进行控制的电压并下发,实现出口光强的衰减控制。

17、一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述方法中的步骤。

18、一种终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行所述的方法中的步骤。

19、一种量子密钥分发系统,采用上述方法进行控制或包括上述系统、计算机可读存储介质或终端设备。

20、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

21、本发明采用泰勒公式可以快速和高精度地标定可变光衰减器,且仅需要按照拟合曲线公式的多项式的阶层数确定获取数据点个数,减少采样次数,无需增加额外存储空间,可保存不同温度下的标定参数,提高可变光衰减器控制的可靠性,进而提高了量子密钥分发系统出口光强控制的可靠性。

22、本发明无需改动硬件,仅通过固件升级即可实现,不增加硬件成本,且固件升级时复用之前的通信接口,不影响原有系统,升级简单。



技术特征:

1.一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,获取的数据中每个数据点均包括衰减值和电压值。

3.如权利要求1或2所述的一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,获取的数据个数至少大于拟合的曲线公式的阶层数。

4.如权利要求1所述的一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,所述温度等距分布,每隔设定温度,进行数据采集。

5.如权利要求1或4所述的一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,所述温度的分布区间覆盖量子密钥分发系统/可变光衰减器的工作温度区间。

6.如权利要求1所述的一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,采用泰勒公式进行拟合。

7.如权利要求1所述的一种可变光衰减器校准与衰减控制方法,其特征是,各曲线公式的参数存储至量子密钥分发系统。

8.一种可变光衰减器校准与衰减控制系统,其特征是,包括:

9.一种计算机可读存储介质,其特征是,其中存储有多条指令,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述方法中的步骤。

10.一种终端设备,其特征是,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述方法中的步骤。

11.一种量子密钥分发系统,其特征是,采用权利要求1-7中任一项所述方法进行控制或包括权利要求8所述的系统、权利要求9所述的计算机可读存储介质或权利要求10所述的终端设备。


技术总结
本发明提供了一种可变光衰减器校准与衰减控制方法及系统,获取不同温度下可变光衰减器的多个数据;对相应温度下采集的数据进行拟合,得到多项式的曲线公式,存储各曲线公式的参数;在运行过程中,根据当前环境温度获得对应的曲线的参数,根据标定曲线参数对应的公式计算出对可变光衰减器进行控制的电压并下发,实现出口光强的衰减控制。本发明在不改变现有系统硬件及固件接口的情况下,仅通过优化软件算法方式来实现快速和高精度的可变光衰减器校准,能够有效减少参数的采集数量,且可存储多份不同温度下的校准参数,也有助于量子密钥分发系统出口光强的高精度、高可靠性控制。

技术研发人员:谢志林,汤艳琳,赵于康,唐世彪,赵梅生,刘酩
受保护的技术使用者:科大国盾量子技术股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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