3. 量子信道光功率异常排查：发送端与接收端功率预算核对
功率预算核对的对象与判据
接收端量子信道光功率低于预期阈值时，不能直接归因于“光纤坏了”。QKD接收端的单光子探测器工作在极弱光水平，功率预算必须按分段可测的方式核对：发送端量子信号输出功率、光纤链路衰减、连接器/熔接点损耗、接收端耦合与滤波效率，四段相加应等于总预算。任何一段的实测值与预算值偏差超过容差，就是该段的定位结论。
本例采用一条教学示例链路：发送端（Alice）量子信号经约 20 km 光纤到达接收端（Bob），预算与实测均以 dBm 表示，衰减以 dB 表示。约定：功率预算 = 发送端输出功率 − 各段损耗之和，接收端实测功率低于预算值即为“额外损失”。
逐段核对的操作方法
核对的关键是在链路两端和中间节点都能取到功率读数。QKD系统通常没有为每个连接器预留在线功率计接口，因此实操中采用“分段替换 + 参考功率计”的方式：在发送端用光功率计读取量子信号平均功率（注意单光子信号极弱，需使用高灵敏度功率计或按脉冲重复频率折算平均功率），在接收端读取进入探测模块前的功率，中间段则通过临时断开连接器插入功率计测量。
本例的核对顺序与判据如下：
- TP1 发送端输出：实测 −8.05 dBm，与标称 −8.00 dBm 偏差 0.05 dB，在 ±0.3 dB 容差内，发送端正常。
- TP2 经连接器 C1：段损耗实测 0.53 dB，预算 0.5 dB，偏差 0.03 dB，C1 正常。
- TP3 经 20 km 光纤：段损耗实测 4.84 dB，预算 4.0 dB，偏差 +0.84 dB，超出 ±0.3 dB 容差，该段为可疑区段。
- TP4 经熔接点 S1：段损耗实测 0.10 dB，与预算一致，S1 正常。
- TP5 经 C2 与接收端耦合：段损耗实测 2.03 dB，预算 2.0 dB，偏差 0.03 dB，接收端耦合正常。
结论：额外损失集中在 TP2→TP3 的 20 km 光纤段，累计偏差约 0.92 dB（含测量不确定度），后续应转入光纤段专项排查（如 OTDR 曲线判读、盘纤弯折检查），而不是继续在连接器或接收端上花时间。
偏差计算与容差设定
段损耗偏差按 ΔL = (P_in − P_out)_实测 − L_预算 计算，其中 P_in、P_out 为该段两端测点的功率读数（dBm），L_预算为该段预算损耗（dB）。本例中 TP2→TP3 段：
ΔL = (−8.58 − (−13.42)) − 4.0
= 4.84 − 4.0
= +0.84 dB容差建议按测量链不确定度设定：普通光功率计（±0.2 dB）加两次读数，段容差取 ±0.3 dB 较为合理；若使用高精度功率计（±0.05 dB），可收紧到 ±0.15 dB。容差过松会漏判 0.5 dB 级污染损耗，过紧则会被测量噪声淹没。
核对记录表（可直接填写）
| 测点 | 位置 | 预算功率 (dBm) | 实测功率 (dBm) | 段预算损耗 (dB) | 段实测损耗 (dB) | 偏差 (dB) | 判定 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TP1 | 发送端输出 | −8.00 | −8.05 | — | — | +0.05 | 正常 |
| TP2 | C1 后 | −8.50 | −8.58 | 0.50 | 0.53 | +0.03 | 正常 |
| TP3 | 20 km 光纤后 | −12.50 | −13.42 | 4.00 | 4.84 | +0.84 | 超预算 |
| TP4 | S1 后 | −12.60 | −13.52 | 0.10 | 0.10 | 0.00 | 正常 |
| TP5 | C2 与耦合后 | −14.60 | −15.55 | 2.00 | 2.03 | +0.03 | 正常 |
填写时注意：段实测损耗 = 上一测点实测功率 − 本测点实测功率；偏差 = 段实测损耗 − 段预算损耗。任一测点偏差超过容差即标记为可疑段，并在“判定”列写明“超预算”，后续排查只针对该段展开。