一种自稳定的强度调制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种自稳定的强度调制装置，用于对线偏振光进行强度调制，其中通过利用萨格纳克双向环结构为两个光分量提供了完全一致的光路，解决了现有技术中两个光路难以保持稳定一致的问题，从而实现了与环境无关的自稳定强度调制，并且改善了强度调制的范围及对比度。

A self stabilized intensity modulation device

The utility model provides a device for self stabilization of intensity modulation, for intensity modulation of the linearly polarized light, which provides a light path by using identical Sagnac bidirectional ring structure for the two light component, solves the difficult to maintain a consistent problem in the existing technology of two optical path, so as to realize the self stable intensity modulation is independent of the environment, and improve the range of intensity modulation and contrast.

【技术实现步骤摘要】
一种自稳定的强度调制装置
本技术涉及光学强度调制
，更具体地涉及量子密钥分发系统中的光学强度调制装置。
技术介绍
量子通信作为国际通信领域的新兴方向和研究热点之一，近年研究进展较快，实用范围较广，相对于传统的通信领域，有了质的提高。而量子通信的关键点之一，就是量子秘钥分发。量子秘钥分发利用量子力学的基本原理，将随机数比特序列用光子承载，通过传统信道建立起一套量子秘钥，由此实现量子秘钥分发。由于量子不可复制等量子力学特性，量子密钥分发在原理上是绝对保密的，无法被窃听。因此，量子密钥分发相对于传统通信，有着无可比拟的优势。在量子密钥分发系统中，信号光在由激光器产生之后，需要通过强度调制，来适配整个系统对光强度的要求。这就需要有相应的光强度调制的方案和装置,来提供对光信号强度的调制。现有的诸多强度调制方案中，最常用、也是实用范围最广的方案就是基于等臂干涉仪的强度调制方案。图1示意性地给出了基于等臂干涉仪的强度调制器的等效光路。如图1所示，这种强度调制器包括一个等臂干涉仪及偏振分束器，其中在等臂干涉仪的一个臂上设有相位调制器。在干涉仪的入口处，入射信号光由分束器分成两束光，分别沿着等臂干涉仪的两臂传输，其中一臂上的相位调制器对该路的光加上附加的相位。由于臂长相同，两路光在干涉仪的出口处同时汇合并且发生干涉，其相位差(相位调制器附加)决定了这两路光的干涉强度，从而达到强度调制的效果。然而现有的这种方案，由于引入了等臂干涉仪，使得干涉仪的两臂臂长必须严格一致，以此来保证干涉的效果。但是在实际应用过程中，干涉仪的两臂臂长很难确保严格一致，所以导致干涉对比度不佳，产生的效果就是调制的对比度不高，也即调制最大光强和最小光强的比例不高，一般商用强度调制器的对比度典型值为100:1。除此之外，干涉时两臂的相位差也不能保持长期的稳定性,例如干涉仪两臂的长度容易受到温度等外界环境的影响而发生变化，这种变换将会在最后复合的信号上引入一个不希望且未知的相位差Δθ，从而造成强度调制结果产生漂移，为此通常还需要额外增加相应的强度反馈装置来弥补这种未知的变化。这就使在实际中该方案的强度调制效果不佳，稳定性不好，结构复杂，且成本较高，不利于大规模集成化的推广与应用。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷，本技术提出了一种基于萨格纳克效应的强度调制装置，用于对线偏振光进行强度调制。在本技术中，利用萨格纳克双向环结构为两个光分量提供了完全一致的光路，解决了现有技术中两个光路难以保持稳定一致的问题；同时，借助两个偏振分光束在最终输出光强与两个光分量上的相位差之间建立了确定的对应关系，使得能够改善强度调制范围及对比度，实现与环境无关的自稳定强度调制效果。根据本技术的一个方面，公开了一种无需额外相位反馈、可自行消除外部干扰而保持稳定的强度调制装置。该强度调制装置可以包括光学传输单元、第一偏振分束器、相位调制器以及第二偏振分束器。所述光学传输单元可以被配置成将线偏振光传输至所述第一偏振分束器，并且将来自所述第一偏振分束器的光传输至所述第二偏振分束器。所述第一偏振分束器可以被配置成将所述线偏振光分成第一分量和第二分量，且在反射端与透射端之间通过光纤连接以形成双向环光路。其中，所述第一分量和所述第二分量分别在所述第一偏振分束器的反射端和透射端输出且具有彼此垂直的偏振方向。所述相位调制器可以被设置在所述双向环光路中，用于对所述第一分量和所述第二分量中的一个或两个进行相位调制，以在它们之间形成一个调制相位差，该调制相位差与输出的调制强度有关。所述第一偏振分束器还可以进一步被配置成使经相位调制的所述第一分量和所述第二分量汇合并输出合成光。其中，所述合成光的偏振态相对于入射第一偏振分束器的线偏振光的偏振态的变化可以通过调制相位差来控制。所述第二偏振分束器可以被配置成将所述合成光中的预设偏振方向上的分量输出，从而完成对入射线偏振光的光学强度的调制。进一步地，在本技术中，所述光学传输单元可以为单模的光学元件，所述第一偏振分束器可以为单模到保偏的偏振分束器，所述第二偏振分束器可以为单模的偏振分束器，所述双向环光路中的光纤可以为保偏光纤。所述光学传输单元、所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器之间通过单模光纤连接，以保证各个光学元件之间偏振方向方面的关联要求。优选地，所述光学传输元件、所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器及它们相互之间的单模的连接光路是由通过光学晶体和光耦合方式集成的微光学集成模块实现的，以避免因外界环境因素干扰导致各个光学元件之间偏振方向方面的关联要求不能实现。优选地，所述第一偏振分束器的偏振方向可以取为H/V方向；所述第二偏振分束器的偏振方向可以取为P/N方向。优选地，所述光学传输单元可以为单模的环形器。优选地，所述相位调制器可以为电学的相位调制器。借助本技术的强度调制装置，可以借助简单的光路结构对线偏振光实现与环境无关的自稳定的强度调制，其尤其适合对于强度调制稳定性和对比度要求高的量子通信领域中的应用场合。附图说明图1示意性地示出了现有技术的等臂干涉强度调制装置；图2示意性地示出了根据本技术的自稳定的强度调制装置的一个示例性实施例；以及图3示意性地示出了根据本技术的自稳定的强度调制装置的一个替换性实施例。具体实施方式在下文中，本技术的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本技术的精神给本技术所属领域的技术人员。因此，本技术不限于本文公开的实施例。在20世纪初期，萨格纳克提出了一种可以旋转的环形干涉仪，其中借助分光镜将一束入射光分为彼此垂直的两束分量光，让这两束分量光在同一个光学环路内沿相反方向传播，两束光在沿环路循行一周后将同时回到分光镜处会合并发生干涉。当在光学环路平面内有旋转角速度时，所形成的干涉条纹将会发生移动，这就是通常所说的萨格纳克(sagnac)效应。萨格纳克效应最为一个广泛的应用就是用于进行转动传感，通常利用同一光纤绕成的光纤圈来提供上述的光学环路，由此构成一种光纤陀螺结构。在萨格纳克效应的上述双向光路环结构的基础上，还衍生了一系列的应用。例如，现有技术中公开了可以在电流传感器中应用萨格纳克光路结构以提供非接触式的电流测量的技术方案；还公开了在基于偏振编码的量子密钥分发系统中应用萨格纳克光路结构来进行诸如诱变态信号光制备等技术，从而实现信号光的高效高速制备，避免了诸如因使用传统光纤偏振控制器等原因带来的缺陷。针对现有光学强度调制方案采用双光路结构而引起的缺陷，本技术提出了一种具有与外部环境无关的自稳定能力的强度调制装置。在本技术中，利用萨格纳克双向环光路结构替代现有干涉调制方案中的双光路结构，由此避免与双光路变化差异相关的缺陷，从而能够提供与外界环境因素无关的、自稳定的强度调制效果。图2示出了根据本技术的强度调制装置的示例性实施例。如图2所示，强度调制装置可以包括光学传输单元1、第一偏振分束器2、相位调制器3以及第二偏振分束器4。光学传输单元1可以包括第一端口1A、第二端口1B和第三端口1C，其中，从第一端口1A输入的光将由第二端口1B输出，从第二端口1B输入的光将由第三端口1C输出。光学传输单元1可以为单模器件，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自稳定的强度调制装置，其包括光学传输单元(1)、第一偏振分束器(2)、相位调制器(3)以及第二偏振分束器(4)，其中：所述光学传输单元(1)被配置成将线偏振光传输至所述第一偏振分束器(2)，以及将来自所述第一偏振分束器(2)的光传输至所述第二偏振分束器(4)；所述第一偏振分束器(2)被配置成将所述线偏振光分成第一分量和第二分量，且在其反射端与透射端之间通过光纤连接以形成双向环光路，其中所述第一分量和所述第二分量分别在所述反射端和所述透射端输出且具有彼此垂直的偏振方向；所述相位调制器(3)被设置在所述双向环光路中，用于对所述第一分量和所述第二分量中的一个或两个进行相位调制，以在它们之间形成调制相位差；所述第一偏振分束器(2)还进一步配置成使经相位调制的所述第一分量和所述第二分量汇合并输出合成光；以及所述第二偏振分束器(4)被配置成将所述合成光中的预设偏振方向上的分量输出。

【技术特征摘要】
1.一种自稳定的强度调制装置，其包括光学传输单元(1)、第一偏振分束器(2)、相位调制器(3)以及第二偏振分束器(4)，其中：所述光学传输单元(1)被配置成将线偏振光传输至所述第一偏振分束器(2)，以及将来自所述第一偏振分束器(2)的光传输至所述第二偏振分束器(4)；所述第一偏振分束器(2)被配置成将所述线偏振光分成第一分量和第二分量，且在其反射端与透射端之间通过光纤连接以形成双向环光路，其中所述第一分量和所述第二分量分别在所述反射端和所述透射端输出且具有彼此垂直的偏振方向；所述相位调制器(3)被设置在所述双向环光路中，用于对所述第一分量和所述第二分量中的一个或两个进行相位调制，以在它们之间形成调制相位差；所述第一偏振分束器(2)还进一步配置成使经相位调制的所述第一分量和所述第二分量汇合并输出合成光；以及所述第二偏振分束器(4)被配置成将所述合成光中的预设偏振方向上的分量输出。2.如权利要求1所述的强度调制装置，其中，所述光学传输单元(1)为单模的光学元件，所述第一偏振分束器(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤艳琳，朱珠，
申请(专利权)人：科大国盾量子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34