Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
8 (800) 775-38-88
Бесплатно по РФ
Санкт-Петербург
    ru en
    Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
    Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования. Резидент Технопарка ИТМО
    Квантовые технологии

    Решения для построения схемы КРК с непрерывной переменной на модуляторах и согласующих ВЧ-усилителях

    Каталог
    Описание
    Схема
    Компоненты

    Современное общество во многом полагается на частные телекоммуникации. Среди многих видов деятельности, которые зависят от этого, можно особенно выделить:

    • электронные банки
    • электронные системы здравоохранения
    • правительственные коммуникации.

    Однако современные методы шифрования, используемые для установления конфиденциальности, имеют ограничения, поскольку они чаще всего полагаются на предположение, что перехватчик имеет доступ к ограниченной вычислительной мощности. Это предположение зависит от того, является ли перехватчик частным лицом или государственным агентством. Кроме того, вычислительная мощность может быть стать намного больше через десятилетие (сообщения 20-летней давности сегодня расшифровать гораздо проще).
    Но квантовое распределение ключей (КРК) предлагает вечную конфиденциальность, гарантированную законами физики. Шпион, пытающийся перехватить некоторую информацию, обнаруживается еще до отправки сообщения. И это достигается простой адаптацией оборудования передатчика и приемника оптического канала (нет необходимости устанавливать защиту по всему оптическому волокну).

    На практике КРК осуществляется с помощью оптических линий связи, либо через оптические волокна, либо через распространение света в вакууме (или атмосфере) для спутниковых каналов, где используются модуляторы.

    Здесь приведён пример КРК непрерывной переменной (CVQKD). В такой системе информация кодируется как по амплитуде, так и по фазе лазерных импульсов с использованием амплитудных и фазовых модуляторов: два блока амплитудной модуляции AM1 и AM2 каскадируются с фазовой модуляцией PM1 (см. схему).

    схема.png

    Схема CVQKD

    BS - сплиттер, AM: амплитудный модулятор, PM - фазовый модулятор, AMP – ВЧ-усилители, AWG - генератор сигналов произвольной формы, SMF Fiber - одномодовое волокно типа SMF-28, 90 Hybrid – 4-х канальный гибридный соединитель 90°, BHD -балансные гомодинные детекторы, Scope – осциллограф.


    Используя AWG, первый блок AM1 модуляции используется для генерации коротких оптических импульсов. Используя высококонтрастные и широкополосные модуляторы амплитуды (например модуляторы от iXblue: NIR-MX800, MXER1300 и  MXER), можно получить очень короткие оптические импульсы длительностью от 70 пс на телекоммуникационных длинах волн 850, 1310 и 1550 нм соответственно.

    Модулятор объединён с драйвером  DR-VE-10-MO, который можно настроить как ограничивающий или линейный усилитель для прямоугольных или гауссовых импульсных сигналов. При использовании контроллера смещения iXblue MBC-DG-LAB достигается высокая стабильность контраста импульсов для частот повторения до нескольких ГГц.

    1.png

    Оптический импульс длительностью 70 пс, генерируемый с помощью модулятора MXER-LN-10 
    в сочетании с контроллером смещения DR-VE-10-MO.


    Дополнительный блок модуляции AM2 генерирует случайную амплитуду, необходимую для каждого импульса в CVQKD. Это достигается с помощью модулятора MXAN-LN (на C-диапазон), MXAN1300 (на O-диапазон) или  NIR-MX800 (на 850 нм), а также высоколинейного усиливающего модуля DR-VE-10-MO.

    2.png

    Драйвер многоуровневого вывода модуля DR-VE-10-MO в зависимости от входного электрического уровня


    Фазовый модулятор PM1 устанавливает фазу каждого импульса. Фазовые модуляторы MPZ-LN-01 на 40 ГГц (поставляется с электрооптической полосой пропускания более 3 ГГц) или MPZ-LN-10 (типичная полоса 16 ГГц) используется в комбинации с драйвером  DR-АН-10-HO, чтобы непрерывно модулировать фазу в диапазоне от 0 до 2π. Для работы в C-диапазоне можно выбрать модулятор типа MPZ-LN-10, а для 850 нм используются  NIR-MPX800-LN-05 (типичная полоса равна 8 ГГц) или  NIR-MPX800-LN-10 (полоса до 16 ГГц).

    Лазерные диоды
    Фазовые электрооптические модуляторы
    Амплитудные электрооптические модуляторы
    Перестраиваемые волоконно-оптические аттенюаторы
    Балансные фотодетекторы
    + Еще 2

    Лазерные диоды

    Основным типом лазеров, применяемых описанной схеме – это лазерные диоды, работающие в CW-режиме и излучающие на основных телекоммуникационных длинах волн,
    На что обращать внимание при выборе лазерных диодов для использования в описанной КРК-системе?

    В первую очередь это:

    • Центральная длина волны и её стабильность
    • Ширина полосы излучения
    • Мера подавления боковых мод (SMSR-параметр)
    • Величина относительного шума интенсивности (RIN-параметр)
    Подходящие решения

    1.jpg Лазерный FP диод с ВБР, 1280-1325 нм Полоса 0.15-1.5 нм Мощность 350 мВт PER 15 дБ PM выход
    FC/APC
    1.jpg
    Лазерный FP диод с ВБР, 1280-1330 нм Полоса 6 нм Мощность 150, 250 или 300 мВт PER 15 дБ PM выход
    FC/APC
    3.png
    Лазерные DFB диоды DWDM Полоса 1, 2, 5 или 10 МГц Мощность 10-40 мВт RIN -140 дБ/Гц PM выход
    FC/SPC
    4.png Лазерный DFB диод DWDM CW с низким RIN Полоса <1 МГц Мощность 25 или 40 мВт RIN -160 дБ/Гц SM или PM выход
    FC/APC


    Вам также понадобятся:
    Драйверы для лазерных диодов

    Фазовые электрооптические модуляторы

    Электрооптический фазовый модулятор – один из главных компонентов описанной КРК-системы. Именно он модулирует поступающий от CW-лазера сигнал. На что обращать внимание при выборе ЭОМ для такой системы КРК?

    В первую очередь это:

    • Диапазон рабочих длин волн
    • Частотная полоса модуляции
    • Напряжения смещения и управления
    • Вносимые потери

    Также имеет смысл обратить внимание на дополнительные опции:

    • Тип оптических пигтейлов (одномодовые или с сохранением поляризации)
    • Тип входного и выходного коннекторов
    • Максимальную входную оптическую мощность
    Подходящие решения
    Вам также понадобятся:
    Контроллеры рабочей точки и драйверы модуляторов

    Амплитудные электрооптические модуляторы

    Электрооптический амплитудный модулятор необходим в описанной системе. Он производит модуляцию интенсивности CW-излучения. На что обращать внимание при выборе ЭОМ для такой системы КРК?

    В первую очередь это:

    • Диапазон рабочих длин волн
    • Частотна модуляции
    • Напряжение управления
    • Вносимые потери

    Также имеет смысл обратить внимание на дополнительные опции:

    • Тип оптических пигтейлов (одномодовые или с сохранением поляризации)
    • Тип входного и выходного коннекторов
    • Максимальную входную оптическую мощность
    Подходящие решения
    Вам также понадобятся:
    Контроллеры рабочей точки и драйверы модуляторов

    Перестраиваемые волоконно-оптические аттенюаторы

    Аттенюаторы необходимы для ослабления модулированного сигнала до однофотонного уровня. Перестраиваемые типы аттенюаторов позволяют юстировать ослабление варьируя стабильность КРК.

    На что обращать внимание при выборе перестраиваемых оптических фильтров для такой системы КРК? В первую очередь это:

    • Спектральный диапазон
    • Диапазон аттенюации
    • Вносимые потери

    Также имеет смысл обратить внимание на дополнительные опции:

    • Тип оптических пигтейлов (одномодовые или с сохранением поляризации)
    • Тип входного и выходного коннекторов
    Подходящие решения



    Балансные фотодетекторы

    Для регистрации сигнала на приёмной стороне системы необходимы балансные фотодетекторы. В основе таких детекторов лежат фотодиоды, сопряжённые друг с другом посредством компаратора, который выдаёт различный выходной сигнал в зависимости от разницы между величинами входящих излучений на фотодиоды.

    На что обращать внимание при выборе балансных фотодетекторов? В первую очередь это:

    • Диапазон рабочих длин волн
    • Диапазон частот
    • Усиление
    • Уровень шума

    Также имеет смысл обратить внимание на дополнительные опции:

    • Мощность насыщения детектора
    • Типа выхода (AC или DC)
    Подходящие решения

    Решения для балансного приёма в ИК-области:

     1-removebg-preview.png Балансный фотоприёмник EBR370009-02 Диапазон длин волн 900-1700 нм Диапазон частот
    DC - 100 МГц
    Усиление 40 кВ/А Уровень шума
    -122 дБм/Гц
     2-removebg-preview.png Балансный фотоприёмник EBR370006-02 Диапазон длин волн 1200-1700 нм Диапазон частот
    0.03 - 80/350 МГц
    Усиление 5 кВ/А Уровень шума
    -140 дБм/Гц
     3-removebg-preview.png Балансный фотоприёмник с двумя оптическими входами BR-43 Диапазон длин волн 1530-1620 нм Диапазон частот
    DC - 20 ГГц
    Усиление 5 кВ/А Эквивалентная плотность входного шума 100 пА/√Гц
     4-removebg-preview.png Линейный балансный фотоприёмник BPR-23-D-HS Диапазон длин волн 950-1650 нм Диапазон частот
    DC - 23 ГГц
    Усиление 1.5 кВ/А Эквивалентная плотность входного шума 100 пА/√Гц

    Вам также понадобятся:
    Синхронизатор ID900
    Квантовые генераторы случайных чисел
    Одномодовые оптические волокна
    Пассивные волоконные компоненты
    Элементы управления излучением
    Пассивные оптические фильтры