直流调制量子密钥分发相位解码装置及相应系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置及相应系统。该相位解码装置用于对任意偏振态的一路输入光脉冲进行直流调制相位解码，包括：前置分束器，其经输入端口接收输入光脉冲并经两个输出端口输出由输入光脉冲分束得到的两路光脉冲；分别耦合至前置分束器的两个输出端口的第一相位解码器和第二相位解码器。每个相位解码器包括分束器、两个反射装置、与分束器光耦合并分别与两个反射装置光耦合的两条子光路，以及位于两条子光路中之一上的直流相位调制器，其中两个反射装置为偏振正交旋转反射装置。本实用新型专利技术利用偏振正交旋转反射提供了一种易于实现和应用的抗偏振诱导衰落的相位编码量子密钥分发解码方案。

Phase Decoding Device for DC Modulated Quantum Key Distribution and Its Corresponding System

【技术实现步骤摘要】
直流调制量子密钥分发相位解码装置及相应系统
本技术涉及光传输保密通信
，尤其涉及一种基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码方法、装置及包括该装置的量子密钥分发系统。
技术介绍
量子保密通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域。基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信可在公开信道实现信息的安全传输。量子密钥分发基于量子力学海森堡不确定关系、量子不可克隆定理等物理原理，能够实现在用户之间安全地共享密钥，并可以检测到潜在的窃听行为，可应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。目前，量子密钥分发的编码方案主要采用偏振编码和相位编码。地面量子密钥分发主要基于光纤信道传输，而光纤制作存在截面非圆对称、纤芯折射率沿径向不均匀分布等非理想情况，并且光纤在实际环境中受温度、应变、弯曲等影响，会产生随机双折射效应。采用偏振编码时，受光纤随机双折射的影响，偏振编码的量子态经长距离光纤传输后到达接收端时，光脉冲偏振态会发生随机变化，造成误码率升高，导致需要增加纠偏设备，增加了系统复杂度和成本，且对于架空光缆、路桥光缆等强干扰情况难以实现稳定应用。相比偏振编码，相位编码采用前后光脉冲的相位差来编码信息，在长距离光纤信道传输过程中能够稳定保持。然而对于相位编码方案，在干涉解码时，因传输光纤和编解码干涉仪光纤双折射的影响，存在偏振诱导衰落的问题，导致解码干涉不稳定。同样，若增加纠偏设备，虽然只需要对一种偏振态进行纠偏，但也会增加系统复杂度和成本。对于量子密钥分发相位编码方案，如何稳定高效地进行干涉解码是基于现有光缆基础设施进行量子保密通信应用的热点和难题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提出一种基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码方法和装置，以解决相位编码量子密钥分发应用中偏振诱导衰落引起的相位解码干涉不稳定的难题。本技术提供至少以下技术方案：1.一种基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，用于对任意偏振态的一路输入光脉冲进行直流调制相位解码，其特征在于，所述相位解码装置包括：前置分束器，所述前置分束器具有输入端口和两个输出端口，所述输入端口用于接收所述输入光脉冲，所述两个输出端口分别用于输出由所述输入光脉冲分束得到的两路光脉冲；与所述前置分束器的所述两个输出端口中的一个输出端口光耦合的第一相位解码器，所述第一相位解码器包括第一分束器、两个第一反射装置以及与所述第一分束器光耦合并分别与所述两个第一反射装置光耦合的两条第一子光路，所述第一分束器经所述两条第一子光路耦合至所述两个第一反射装置，其中所述两个第一反射装置为偏振正交旋转反射装置；与所述前置分束器的所述两个输出端口中的另一个输出端口光耦合的第二相位解码器，所述第二相位解码器包括第二分束器、两个第二反射装置以及与所述第二分束器光耦合并分别与所述两个第二反射装置光耦合的两条第二子光路，所述第二分束器经所述两条第二子光路耦合至所述两个第二反射装置，其中所述两个第二反射装置为偏振正交旋转反射装置，其中所述第一相位解码器具有位于所述两条第一子光路中至少之一上的直流相位调制器，和/或所述第二相位解码器具有位于所述两条第二子光路中至少之一上的直流相位调制器。2.根据方案1所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置为圆偏振正交旋转反射装置；和/或所述两个第二反射装置为圆偏振正交旋转反射装置。3.根据方案2所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置各包括反射镜；和/或所述两个第二反射装置各包括反射镜。4.根据方案1至3中任一所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器是圆保偏分束器；和/或所述第二分束器是圆保偏分束器。5.根据方案1所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置为线偏振正交旋转反射装置；和/或所述两个第二反射装置为线偏振正交旋转反射装置。6.根据方案5所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置各包括第一反射镜和第一四分之一波片，所述第一反射镜在所述第一四分之一波片后端与所述第一四分之一波片一体地形成，其中所述第一四分之一波片构造成使得经所述两条第一子光路传输的两路子光脉冲各自的两个正交偏振态之一的极化方向与所述第一四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45度；和/或所述两个第二反射装置各包括第二反射镜和第二四分之一波片，所述第二反射镜在所述第二四分之一波片后端与所述第二四分之一波片一体地形成，其中所述第二四分之一波片构造成使得经所述两条第二子光路传输的两路子光脉冲各自的两个正交偏振态之一的极化方向与所述第二四分之一波片的快轴或慢轴的夹角为45度。7.根据方案1或5或6所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器是线保偏分束器；和/或所述第二分束器是线保偏分束器。8.根据方案1所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置为椭圆偏振正交旋转反射装置；和/或所述两个第二反射装置为椭圆偏振正交旋转反射装置。9.根据方案1或8所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器是椭圆保偏分束器；和/或所述第二分束器是椭圆保偏分束器。10.根据方案1至3、5、6和8中任一所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两条第一子光路为偏振保持光路，所述两条第一子光路上的光器件为偏振保持光器件和/或非双折射光器件；和/或所述两条第二子光路为偏振保持光路，所述两条第二子光路上的光器件为偏振保持光器件和/或非双折射光器件。11.根据方案1所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置各包括90度旋转法拉第反射镜，所述第一分束器是保偏分束器或非保偏分束器；和/或所述两个第二反射装置各包括90度旋转法拉第反射镜，所述第二分束器是保偏分束器或非保偏分束器。12.一种量子密钥分发系统，其特征在于，所述量子密钥分发系统包括：根据方案1～11中任一所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的接收端，用于相位解码；和/或根据方案1～11中任一所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的发射端，用于相位编码。本技术通过创造性的配置，利用偏振正交旋转反射控制输入光脉冲的两个正交偏振态各自在解码干涉环两臂传输的相位差相等，使得任意偏振态的输入光脉冲的两个正交偏振态均能稳定干涉输出，由此实现了意想不到的有益效果。利用本技术的方案，对于任意偏振态的输入光脉冲可以实现在解码干涉环处的稳定干涉输出，解决了相位编码量子密钥分发应用中偏振诱导衰落造成系统无法稳定工作的问题。另外，通过在接收端将输入光脉冲分束为两路光脉冲后分别对这两路光脉冲进行相位解码，在相位解码的过程中对每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，用于对任意偏振态的一路输入光脉冲进行直流调制相位解码，其特征在于，所述相位解码装置包括：前置分束器，所述前置分束器具有输入端口和两个输出端口，所述输入端口用于接收所述输入光脉冲，所述两个输出端口分别用于输出由所述输入光脉冲分束得到的两路光脉冲；与所述前置分束器的所述两个输出端口中的一个输出端口光耦合的第一相位解码器，所述第一相位解码器包括第一分束器、两个第一反射装置以及与所述第一分束器光耦合并分别与所述两个第一反射装置光耦合的两条第一子光路，所述第一分束器经所述两条第一子光路耦合至所述两个第一反射装置，其中所述两个第一反射装置为偏振正交旋转反射装置；与所述前置分束器的所述两个输出端口中的另一个输出端口光耦合的第二相位解码器，所述第二相位解码器包括第二分束器、两个第二反射装置以及与所述第二分束器光耦合并分别与所述两个第二反射装置光耦合的两条第二子光路，所述第二分束器经所述两条第二子光路耦合至所述两个第二反射装置，其中所述两个第二反射装置为偏振正交旋转反射装置，其中所述第一相位解码器具有位于所述两条第一子光路中至少之一上的直流相位调制器，和/或所述第二相位解码器具有位于所述两条第二子光路中至少之一上的直流相位调制器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，用于对任意偏振态的一路输入光脉冲进行直流调制相位解码，其特征在于，所述相位解码装置包括：前置分束器，所述前置分束器具有输入端口和两个输出端口，所述输入端口用于接收所述输入光脉冲，所述两个输出端口分别用于输出由所述输入光脉冲分束得到的两路光脉冲；与所述前置分束器的所述两个输出端口中的一个输出端口光耦合的第一相位解码器，所述第一相位解码器包括第一分束器、两个第一反射装置以及与所述第一分束器光耦合并分别与所述两个第一反射装置光耦合的两条第一子光路，所述第一分束器经所述两条第一子光路耦合至所述两个第一反射装置，其中所述两个第一反射装置为偏振正交旋转反射装置；与所述前置分束器的所述两个输出端口中的另一个输出端口光耦合的第二相位解码器，所述第二相位解码器包括第二分束器、两个第二反射装置以及与所述第二分束器光耦合并分别与所述两个第二反射装置光耦合的两条第二子光路，所述第二分束器经所述两条第二子光路耦合至所述两个第二反射装置，其中所述两个第二反射装置为偏振正交旋转反射装置，其中所述第一相位解码器具有位于所述两条第一子光路中至少之一上的直流相位调制器，和/或所述第二相位解码器具有位于所述两条第二子光路中至少之一上的直流相位调制器。2.根据权利要求1所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置为圆偏振正交旋转反射装置；和/或所述两个第二反射装置为圆偏振正交旋转反射装置。3.根据权利要求2所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置各包括反射镜；和/或所述两个第二反射装置各包括反射镜。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器是圆保偏分束器；和/或所述第二分束器是圆保偏分束器。5.根据权利要求1所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置为线偏振正交旋转反射装置；和/或所述两个第二反射装置为线偏振正交旋转反射装置。6.根据权利要求5所述的基于偏振正交旋转反射的直流调制量子密钥分发相位解码装置，其特征在于，所述两个第一反射装置各包括第一反射镜和第一四分之一波片，所述第一反射镜在所述第一四分...

【专利技术属性】
技术研发人员：许华醒，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11