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龍圖騰網(wǎng)恭喜東莞先進(jìn)光纖應(yīng)用技術(shù)研究院有限公司申請的專利一種基于半導(dǎo)體光源相位噪聲的光纖密鑰分發(fā)系統(tǒng)獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN113852467B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-30發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202111203427.8，技術(shù)領(lǐng)域涉及：H04L9/08；該發(fā)明授權(quán)一種基于半導(dǎo)體光源相位噪聲的光纖密鑰分發(fā)系統(tǒng)是由賈波;黃鵬;陳永超;肖倩設(shè)計研發(fā)完成，并于2021-10-15向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種基于半導(dǎo)體光源相位噪聲的光纖密鑰分發(fā)系統(tǒng)在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及光信息安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于半導(dǎo)體光源相位噪聲的光纖密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其包括光源、第一分束器件、第二分束器件、第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器、第一光纖鏈路、第二光纖鏈路、第三光纖鏈路和第四光纖鏈路。本發(fā)明通過利用差值法消去了強(qiáng)度噪聲項，在提取相位噪聲的同時保證了還原信號具有較高的一致性；本發(fā)明設(shè)計巧妙、新穎，使得從通信雙方發(fā)出的光信號經(jīng)歷相同的路徑經(jīng)過拍頻相減后提取出光源的相位噪聲，最后形成的密鑰僅與光源自身以及密鑰分發(fā)路徑有關(guān)，抗干擾性更強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)通信雙方高速密鑰分發(fā)。

本發(fā)明授權(quán)一種基于半導(dǎo)體光源相位噪聲的光纖密鑰分發(fā)系統(tǒng)在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于半導(dǎo)體光源相位噪聲的光纖密鑰分發(fā)系統(tǒng)，其特征在于：包括光源、第一分束器件、第二分束器件、第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器、第一光纖鏈路、第二光纖鏈路、第三光纖鏈路和第四光纖鏈路；所述光源發(fā)出光信號，通過第一分束器件分別分束至第一光纖鏈路和第二光纖鏈路；所述第一光纖鏈路與第二分束器件連接；所述第一光電探測器和所述第二光電探測器分別與所述第二分束器件連接；所述第二光纖鏈路與第三分束器件連接；所述第三光電探測器和所述第四光電探測器分別與所述第三分束器件連接；所述第三光纖鏈路和所述第四光纖鏈路的光程差大于光源干涉長度；所述第二分束器件和所述第三分束器件均為3×3光纖耦合器；所述第一光電探測器、所述第二光電探測器、所述第三光電探測器和所述第四光電探測器的帶寬一致；所述第一分束器件用于接收來自所述光源的光信號，并傳輸?shù)剿龅谝还饫w鏈路和第二光纖鏈路；所述第二分束器件用于接收來自所述第一光纖鏈路的光信號，并傳輸?shù)剿龅谌质骷灰约坝糜诮邮諄碜运龅谌质骷墓庑盘枺鬏數(shù)剿龅谝还怆娞綔y器和第二光電探測器；所述第三分束器件用于接收來自所述第二光纖鏈路的光信號，并傳輸?shù)剿龅诙质骷灰约坝糜诮邮諄碜运龅诙质骷墓庑盘枺鬏數(shù)剿龅谌怆娞綔y器和第四光電探測器；所述第一光纖鏈路、第二光纖鏈路、第三光纖鏈路和第四光纖鏈路均用于傳輸光信號；所述第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器均用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，以得到對應(yīng)的密鑰；所述第二分束器件與第一光電探測器、第二光電探測器位于通信雙方其中一方本地，所述第三分束器件與第三光電探測器9、第四光電探測器位于通信雙方另一方本地；從穩(wěn)定工作的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光信號經(jīng)過第一分束器件分束后分別到達(dá)通信的合法雙方，通過3×3耦合器后經(jīng)過兩條光纖鏈路到達(dá)通信的另一端后進(jìn)入3×3耦合器完成拍頻，最后分別被通信雙方的光電探測器接收，被光電探測器接收的信號與本地的另一個探測器接收到的信號相減減去強(qiáng)度噪聲項之后即可得到與光源本身有關(guān)的相位噪聲項作為產(chǎn)生密鑰的依據(jù)；所述光源為寬譜的超輻射發(fā)光二極管，為了得到足夠大的噪聲方差，將噪聲信號經(jīng)過帶寬為100GHz，中心波長1542.32nm的光學(xué)濾波器濾波后通過單模3dB耦合器分束到兩個單模3×3耦合器中，再進(jìn)入兩段40公里的外部光纖鏈路中，到達(dá)另一端3×3耦合器后完成拍頻再被高速光電探測器接收；兩段外部光纖鏈路的長度差為160.3米，遠(yuǎn)大于濾波后光波的干涉長度；當(dāng)從兩段外部光纖鏈路到達(dá)耦合器的光功率相等時，兩個本地探測器接收的光信號可以表示為：這里的τ代表兩段外部光纖鏈路間由于長度差異產(chǎn)生的時延，ψ1和ψ2為3×3耦合器附加的相位延遲，這里的附加相位延遲可以表示為： 根據(jù)激光復(fù)合輻射場的表述： 這里常數(shù)E0為平均場振幅，函數(shù)δt與φt分別為相對強(qiáng)度波動和相對相位波動，為時間相關(guān)的一系列零均值廣義平穩(wěn)實(shí)數(shù)，二者分別與相對強(qiáng)度噪聲和相對相位噪聲相關(guān)；ω0對應(yīng)于SLD光源中心光譜的發(fā)射頻率；將式1、2與4結(jié)合得到兩個探測器接收的光強(qiáng)為： 這里代表光的時變相位波動，可以視為高斯白噪聲，其均方相位偏差為這里τc為光通過濾波器后的相干時間；隨著相對延遲τ的增加，相位差波動和相位噪聲幅度也會增加；當(dāng)τ＞＞τc時，相位噪聲接近漸進(jìn)水平，而相對強(qiáng)度波動δt和δt+τ相比之下忽略不計，即： 此時將本地兩個接收器的幅值相減，差值信號可以表示為 使用了4個3.5GHz帶寬的光電探測器，示波器采樣率為5GSamples；通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)公式： 計算得到的兩路差值信號的相關(guān)系數(shù)為0.94，表明二者具有極高的相似度；再使用雙閾值量化的方法將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號序列，轉(zhuǎn)換規(guī)則為： q+和q-分別為量化的高低閾值，ε為決定最終閾值的標(biāo)量。

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