偏振编码BB84系统在OPGW光缆舞动情况下的稳定性

发布时间：2021-08-25 02:23

　　架空光缆是经典通信光纤网络的重要组成部分,会成为量子密钥分配系统未来的重要信道之一,由于架空光缆直接暴露于空气中,周围环境中温度、磁场、空气流动变化也更容易对其中的光纤信道产生影响,从而会引起量子密钥分配系统运行的不稳定。文章利用模拟实验,分析由于空气流动所造成的光缆舞动现象引起的架空光纤中偏振态的变化特性,以及这些变化对偏振编码BB84量子密钥分配系统所造成的影响,给出了在不同舞动条件下,偏振编码BB84系统所要求的偏振控制系统参数。 

【文章来源】：合肥工业大学学报(自然科学版). 2020,43(06)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

实验方案简图

根据上述分析模型,计算当eth=3%,架空光缆长度为825 m时,偏振量子密钥分配系统的平均漂移时间,其分布直方图如图3所示。从图3可以看出,绝大部分漂移时间在0.01～0.02 s之间,而平均漂移时间则为0.022 8 s。根据实验测量到的偏振态数据,绘制在不同eth、不同架空光缆长度下〈τ〉变化曲线,结果如图4所示。

根据实验测量到的偏振态数据,绘制在不同eth、不同架空光缆长度下〈τ〉变化曲线,结果如图4所示。在eth取值为1%、3%、5%下对偏振数据进行分析,从分析结果可以看出,光缆舞动会对量子密钥分配系统造成巨大的影响。以eth=3%,光缆长度为825 m为例,系统平均每经过0.02 s就必须中断1次来进行偏振控制,这对于量子密钥分配系统是一个不小的负担。从分析结果可知,在相同的舞动幅度下,eth值越低,则对应的平均漂移时间也越低,此外平均漂移时间也会随着架空光缆舞动长度的增加而减小。考虑到现有中断式量子密钥分配系统的架空光缆长度实际上要远远大于825 m,甚至达到几十甚至上百千米,如果这段光缆中出现长距离的光缆舞动现象,那么偏振编码量子密钥分配系统平均误码漂移时间有可能达到μs量级,根据现有量子密钥分配系统中偏振控制系统的速度[13],在这种情况下,偏振编码量子密钥分配系统有可能无法工作。因此,为了保证偏振编码量子密钥系统的稳定运行,架空光缆舞动现象是需要极力避免的。


本文编号：3361195