高速智能光子符合儀的研制.pdf

1、量子信息科學(xué)是信息科學(xué)發(fā)展的里程碑之一，它是量子力學(xué)與信息科學(xué)相互融合的產(chǎn)物。目前，在量子信息科學(xué)各領(lǐng)域的研究中，電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)仍是其非常重要的輔助手段。在量子通信及信息處理中，信息的采集、處理、控制和表示幾乎都要利用電子學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文研制的光子符合儀就是利用現(xiàn)代電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的量子通信和信息處理中最常用、最重要的測(cè)試儀器。另外，偏光鏡也是量子通信中不可或缺的基本光學(xué)設(shè)備，它用于控制收發(fā)雙方光子的極化方向(或傳輸方向)，因

2、此精確控制偏光鏡的位置/方向是非常重要的。 本文對(duì)光子符合儀的物理意義和原理進(jìn)行了調(diào)研和分析，提出了高速智能光子符合儀的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)此方案中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，利用現(xiàn)代集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)使該方案具體化、可實(shí)現(xiàn)化。 本文研制的光子符合儀利用了高速ECL(發(fā)射極耦合邏輯)電路捕獲、采集由單光子探測(cè)器轉(zhuǎn)換輸出的電子窄脈沖，并做符合測(cè)量后送往高速緩沖器。采用FPGA大規(guī)?？删幊唐骷?duì)高速緩沖器中記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理

3、，并通過(guò)USB2.0高速計(jì)算機(jī)外設(shè)接口送往主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、再處理、分析和存儲(chǔ)。本文給出了光子符合儀硬件電路的設(shè)計(jì)原理和電路實(shí)現(xiàn)，給出了軟件的控制流程和程序設(shè)計(jì)。另外，本文為偏光鏡的精確控制研制了自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以通過(guò)軟件控制偏光鏡以不同方向和角度精確地旋轉(zhuǎn)。 本文研制的符合儀具有高速、多通道、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、符合窗口窄等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果表明，光子符合儀的硬件部分和軟件部分均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。另外，此符合儀還可以和偏光鏡自動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)同工作