一种光源检测校正系统的制作方法

本实用新型涉及光通信及量子通信技术领域，更具体地说，涉及一种光源检测校正系统。

背景技术：

激光器注入锁定技术大多应用于光通信和量子通信技术领域，主要用于提高半导体激光器的调制带宽以及强注入锁定时激光器表现的双稳态、四波混频等非线性效应。

在量子通信技术领域，由于QKD(Quantum Key Distribution，量子密钥分配)系统中多台激光器存在波长不一致性的问题以及单台激光器存在光脉冲质量不佳的问题，因此，会导致QKD系统出现安全漏洞以及性能较差的问题，而采用注入锁定技术可以很好地克服这一问题。

但是，在实际应用中，激光器经常会受温度等因素的影响而出现漂移的情况，影响注入锁定的效果和质量，现有技术中大多是采用光谱仪等仪器对激光器进行重新调试校正，但是，这种调试校正方法不能及时地发现激光器的漂移，也不能及时地对激光器的漂移进行校正，不利于激光器的应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种光源检测校正系统，以及时地发现激光器等光源的漂移，并及时地对漂移情况进行校正。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光源检测校正系统，包括耦合器、滤波器、探测器和控制器；

所述耦合器与所述滤波器连接，用于将光源出射的部分光线传输至所述滤波器，以实现所述光源的在线检测；

所述滤波器与所述探测器连接，用于对所述部分光线进行滤波，并将所述部分光线传输至所述探测器；所述滤波器的带宽与所述光源的光谱线宽相匹配；

所述探测器与所述控制器连接，用于对所述部分光线的光强进行探测，并将探测到的光强值传输至所述控制器；

所述控制器用于根据所述探测到的光强值判断所述光源是否出现漂移，并在判定所述光源出现漂移后，对所述光源进行校正。

可选地，所述控制器根据所述探测到的光强值判断所述光源是否出现漂移包括判断所述光强值是否在预设的阈值范围内，若是，则所述光源未出现漂移，若否，则所述光源出现漂移；

所述控制器对所述光源进行校正包括对所述光源进行温度微调，或者，对所述光源进行延时微调和温度微调。

可选地，所述光源为注入锁定光源，所述注入锁定光源包括主激光器、从激光器和环形器；

所述环形器的第一端与所述主激光器连接，所述环形器的第二端与所述从激光器连接，所述环形器的第三端与所述耦合器连接；

所述环形器用于将所述主激光器出射的激光传输至所述从激光器中，以对所述从激光器的出射激光进行注入锁定；

所述环形器还用于将所述从激光器出射的激光传输至所述耦合器，以使所述耦合器将所述从激光器出射的激光中的部分光线传输至所述滤波器。

可选地，所述探测器为单光子探测器；所述控制器为FPGA芯片、MCU或微型CPU。

可选地，还包括功率检测电路；

所述探测器探测到的光强值经过所述功率检测电路检测后传输至所述控制器。

与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的光源检测校正系统，耦合器将光源出射的部分光线传输至滤波器，滤波器对部分光线进行滤波，并将部分光线传输至探测器；探测器对部分光线的光强进行探测后，将探测到的光强值传输至控制器，控制器根据探测到的光强值判断光源是否出现漂移，并在判定光源出现漂移后，对光源进行校正。采用本实用新型提供的光源检测校正系统，可以及时地发现光源的漂移情况，及时地对漂移情况进行校正，且能够极大地降低光源漂移校正的周期和繁琐度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种光源检测校正系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种光源检测校正系统的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，在实际应用中，激光器经常会受一系列因素的影响而出现漂移的情况，影响注入锁定的效果和质量，现有技术中大多是采用光谱仪等仪器对激光器进行重新调试校正，但是，这种调试校正方法不能及时地发现激光器的漂移，也不能及时地对激光器的漂移进行校正，不利于激光器的应用。

基于此，本实用新型提供了一种光源检测校正系统，以克服现有技术存在的上述问题，包括耦合器、滤波器、探测器和控制器；

所述耦合器用于将光源出射的部分光线传输至所述滤波器，以实现所述光源的在线检测；

所述滤波器用于对所述部分光线进行滤波，并将所述部分光线传输至所述探测器；所述滤波器的带宽与所述光源的光谱线宽相匹配；

所述探测器用于对所述部分光线的光强进行探测，并将探测到的光强值传输至所述控制器；

所述控制器用于根据所述探测到的光强值判断所述光源是否出现漂移，并在判定所述光源出现漂移后，对所述光源进行校正。

本实用新型提供的光源检测校正系统，耦合器将光源出射的部分光线传输至滤波器，滤波器对部分光线进行滤波，并将部分光线传输至探测器，探测器对部分光线的光强进行探测后，将探测到的光强值传输至控制器，控制器根据探测到的光强值判断光源是否出现漂移，并在判定光源出现漂移后，对光源进行校正。采用本实用新型提供的光源检测校正系统，可以及时地发现光源的漂移情况，及时地对漂移情况进行校正，且能够极大地降低光源漂移校正的周期和繁琐度。

以上是本实用新型的核心思想，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种光源检测校正系统，是可以对光源进行在线检测以及反馈调节的闭环控制系统，如图1所示，本实用新型实施例提供的光源检测校正系统包括耦合器20、滤波器21、探测器22和控制器23。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的光源检测校正系统，应用于注入锁定光源和非注入锁定光源，非注入锁定光源可以是激光器，也可以是发光二极管等，当然，本实用新型并不仅限于此。

其中，耦合器20用于将光源1出射的部分光线传输至滤波器21，以实现光源1的在线检测；滤波器21用于对所述部分光线进行滤波，并将所述部分光线传输至探测器22；探测器22用于对所述部分光线的光强进行探测，并将探测到的光强值传输至控制器23；控制器23用于根据所述探测到的光强值判断光源1是否出现漂移，并在判定光源1出现漂移后，对光源1进行校正。

本实施例中，滤波器21的带宽与光源1的光谱线宽相匹配，这是因为当光源1出现漂移情况时，会导致光源1的光谱线宽超出滤波器21的通带范围，进而会导致探测器22探测到的光强值发生变化。因此，根据探测器22探测到的光强值变化可以判断光源1是否出现漂移现象。

具体地，控制器23根据所述探测到的光强值判断光源1是否出现漂移包括：判断光强值是否在预设的阈值范围内，若是，则光源1未出现漂移，若否，则光源1已经出现了漂移。

可选地，本实用新型实施例中的探测器22为单光子探测器，该单光子探测器以计数的方式记录光强值。在光源1的正常工作阶段，单光子探测器将探测到的与光源1的部分光线的光强值对应的计数值传输至控制器23，控制器23判断计数值是否在预设的阈值范围内，若计数值在预设的阈值范围内，说明光源1状态正常，未出现漂移，单光子探测器继续探测光源1的光强值、控制器23继续进行判断工作，若计数值不在预设的阈值范围内，说明光源1出现了漂移的情况，控制器23会控制光源1停止工作，并对光源1进行校正。

具体地，控制器23对光源1进行校正包括对光源1进行温度微调，或者，对光源1进行延时微调和温度微调。当然，本实用新型并不仅限于此，在其他实施例中，控制器23还可以采用其他方式对光源1进行校正。

可选地，控制器23对光源1进行温度微调，包括：

控制器23调节光源1的温度，如增加或减小光源1的温度值，并根据探测器22探测到的光强值判断光源1是否还有漂移；若还有漂移，继续调节光源1的温度，直到根据探测器22探测到的光强值判定光源1不再有漂移，结束校正流程，控制器23控制光源1进入正常工作状态；若没有漂移，结束校正流程，控制器23控制光源1进入正常工作状态。

进一步地，继续调节光源1的温度之前，可以将探测器22当前探测到的光强值与上一次探测到的光强值进行对比，若当前探测到的光强值较大，则在当前温度基础上进一步增加或减小温度值，若当前探测到的光强值较小，则在当前温度基础上进一步减小或增加温度值即反向调试温度值。可选地，每次增加或减小的温度值为0.1℃。

可选地，控制器23对光源1进行延时微调和温度微调，包括：

控制器23调节光源1的延时值，并根据探测器22探测到的光强值判断光源1是否还有漂移。若没有漂移，结束校正流程。若还有漂移，调节光源1的温度，若根据探测器22探测到的光强值仍判定光源1出现漂移，则调节光源1的延时值，如此循环，直到根据探测器22探测到的光强值判定光源1未出现漂移，结束校正流程，控制器23控制光源1进入正常工作状态。

具体地，控制器23调节光源1的延时值，如增加或减小光源1的延时值，使得延时值在预设的延时值范围内依次取值，若其中一个延时值使得根据探测器22探测到的光强值判定光源1没有出现漂移，则结束校正流程，若在预设的延时值范围内依次取值后，根据探测器22探测到的光强值仍判定光源1有漂移，则选择最接近未出现漂移的光强值阈值对应的延时值作为光源1的延时值，并调节光源1的温度，如增加或减小光源1的温度值，使得温度在预设的温度值范围内依次取值，若其中一个温度值使得根据探测器22探测到的光强值判定光源1没有出现漂移，则结束校正流程，若在预设的温度值范围内依次取值后，根据探测器22探测到的光强值仍判定光源1有漂移，则选择最接近未出现漂移的光强值阈值对应的温度值作为光源1的温度，并再次调节光源1的延时值，如此循环，直到根据探测器22探测到的光强值判定光源1未出现漂移，结束校正流程，控制器23控制光源1进入正常工作状态。

进一步地，在预设的延时值范围内依次取值的过程中，再次取值之前，可以将探测器22当前探测到的光强值与上一次探测到的光强值进行对比，若当前探测到的光强值较大，则在当前延时值基础上进一步增加或减小延时值，若当前探测到的光强值较小，则在当前延时值基础上进一步减小或增加延时值即反向调试延时值。可选地，每次增加或减小的延时值为11ps。

同样，在预设的温度值范围内依次取值的过程中，再次取值之前，可以将探测器22当前探测到的光强值与上一次探测到的光强值进行对比，若当前探测到的光强值较大，则在当前温度基础上进一步增加或减小温度值，若当前探测到的光强值较小，则在当前温度基础上进一步减小或增加温度值即反向调试温度值。可选地，每次增加或减小的温度值为0.1℃。

可选地，本实用新型实施例提供的光源检测校正系统还包括功率检测电路；

所述探测器22探测到的光强值经过所述功率检测电路检测后传输至所述控制器23。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，光源1为注入锁定光源，该注入锁定光源包括主激光器10、从激光器11和环形器12。

环形器12的第一端1与主激光器10连接，环形器12的第二端2与从激光器11连接，环形器12的第三端3与耦合器20连接；环形器12用于将主激光器10出射的激光传输至从激光器11中，以对从激光器11的出射激光进行注入锁定；环形器12还用于将从激光器11出射的激光传输至耦合器20，以使耦合器20将从激光器11出射的激光中的部分光线传输至滤波器21。

本实施例中，当光源1为注入锁定光源时，滤波器21为窄带滤波器，包括温补光栅、相移光栅等光纤光栅型滤波器或其他窄带滤波功能器件，不局限于光纤光学器件，也可以是空间光学等滤波器件。

进一步地，耦合器20优选为单模耦合器，当然，本实用新型并不仅限于此。控制器23可以为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片或MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或微型CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等。需要说明的是，控制器23的功能是基于FPGA芯片、MCU或微型CPU等本身自带的基础功能实现的，例如EP4SGX230KF4013型号的FPGA。

本实用新型实施例提供的光源检测校正系统，是对QKD系统中的注入锁定光源进行主动的参数检测，通过参数的动态检测结果判断光源的在线状态性能并对光源进行自稳定处理的过程。其中，对注入锁定光源进行检测校正的具体过程为：

控制器23控制主激光器10和从激光器11进入工作状态，环形器12将主激光器10出射的激光传输至从激光器11中，对从激光器11的出射激光进行注入锁定，之后，环形器12将从激光器11出射的激光传输至耦合器20，耦合器20将从激光器11出射的激光中的部分光线传输至滤波器21，将另一部分光线传输至QKD光路主传输链路中，从而可以在不影响QKD系统正常工作状态的情况下，对注入锁定光源进行在线检测；

从激光器11出射的部分光线经过滤波器21后被探测器22探测到，探测器22探测到的数据即光强值经过功率检测电路检测后上传至控制器23，控制器23判断注入锁定光源是否出现了漂移或失锁。若出现了漂移或失锁，则控制器23会向QKD系统上报异常，并终止QKD系统相关流程工作，进入异常阶段，在异常阶段，控制器23会对主激光器10或从激光器11的延时值进行调节，以及，对主激光器10的温度值进行调节，以对注入锁定光源进行校正。若没有出现漂移或失锁，耦合器20、滤波器21、探测器22和控制器23会继续对注入锁定光源进行检测。

其中，控制器23可以先对主激光器10或从激光器11的延时值进行调节，若在预设的延时值范围内依次取值后，光强值仍不在预设的阈值范围内，则控制器23会选择最接近阈值的延时值作为主激光器10或从激光器11的延时值，然后，控制器23会对主激光器10的温度值进行调节，同样，若在预设的温度值范围内依次取值后，光强值仍不在预设的阈值范围内，则控制器23会选择最接近阈值的温度值作为主激光器10的温度值，之后，控制器23会再次对主激光器10或从激光器11的延时值进行调节，如此循环，直到探测到的光强值仍在预设的阈值范围内。

本实用新型实施例中，采用光注入锁定技术能够极大地改善从激光器11的光脉冲性能，实现从激光器11的窄线宽输出，从激光器11输出的部分光线经耦合器20进入监测链路后，利用窄带滤波器21及探测器22实现光强值的检测。

本实用新型提供的光源检测校正系统，可以及时地发现光源的漂移情况，及时地对漂移情况进行校正，且能够极大地降低光源漂移校正的周期和繁琐度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。