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量子力学的的基本原理保证了量子通信的绝对安全性。量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)是量子通信的研究重点,也是最先迈向实验演示验证与工程化、实用化的学科方向,正逐渐走进人们的日常生活。高功率的经典信道产生的非线性拉曼散射噪声会对微弱的量子信号造成干扰,从而严重影响QKD的性能。因此,目前实验和试验网都采用了独立的光纤分别来承载量子信号。如果在未来的量子通信网络中依然采用这种方式,需要的光纤数量将随着用户数量的增加而呈现几何级数的增加。安装或租赁专用的光纤会产生高额费用,并且有些地域光纤资源非常紧张,光纤资源成为未来全面构建量子通信网络的一个障碍。此外,经典光通信可能在很长一段时间内仍然是主要通信技术手段,因此将量子通信网络与现有经典光通信网络进行融合,使得量子通信与经典光通信共享现有的电信基础设施是最优的发展战略,这就要求将QKD与功率较强的经典光通信信号复用,在一根光纤上既传递量子信号又传递经典信号。本论文作者在硕士期间的主要工作是研究QKD与经典光通信的融合,包括QKD 与无源光网络(gigabit-capable passive optical network,GPON)融合方案的提出与实验验证、QKD 与高速率的经典光通信骨干网络融合方案的提出与实验验证。本文提出的基于波分复用(wavelength division multiplexing,WDM)的QKD与GPON融合方案,在经过分光点时,采用滤波方案,分离出量子信号光,使其绕过分光器,避开了分光器引入的分光损耗,解决了分光比制约QKD传输距离和性能的难题。本文还提出了 Q KD与高速率的经典光通信骨干网络融合方案,选择13 10nm作为量子信号光的波长与Tbps经典信号光融合,再借助光谱和时间滤波,我们实现了 QKD与经典光通信同向和反向传输时的波分复用,通信距离最远分别达到80km和60km,验证了 QKD与经典光通信共享主干光纤资源的可行性,从而使QKD的实用化前进了一大步。