一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法技术

一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法，包括：输入波导(100)；偏振分束旋转器(200)，用于将接收到的信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；相位偏置调制器(300)，用于调节输入信号光的相位；2×2干涉耦合器(400)，用于对接收到的信号光进行厄米运算；1×2光分束器(500)，用于将接收到的信号光分成等强度的两束信号光；输出波导(600)，用于输出解码后的信号光。该解码器及解码方法可实现不同制备基下偏振BB84协议的被动解调，且对于光纤信道中的偏振失衡，该解码器可通过片上调控实现精确补偿。

An On-Chip Decoder and Decoding Method for Polarization BB84 Protocol

【技术实现步骤摘要】
一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法
本专利技术涉及量子通信与集成光学
，尤其涉及一种用于偏振BB84协议的片上解码器及解码方法。
技术介绍
量子密码是量子力学和密码学相结合的产物，它解决了经典密码体制的密钥分配的难题。其利用量子力学基本原理——测不准原理和单量子态不可克隆定理，保证了在密钥分配过程中，公开信道中的数据不必担心被窃听。目前公认的量子密钥分发装置主要是基于传统的分立光学棱镜或光纤器件，体积大，难以集成，成本高，不利于大规模的商业化。随着硅基光子学的发展，分立光学器件的功能逐渐可在片上实现，从而方便集成，同时利用成熟的硅器件加工平台，可实现大规模低成本的量产。于是人们开始尝试将量子密钥分发装置所需的器件和子系统集成在片上。对于偏振BB84协议量子密钥分发，其解调端的设置一般与发射端所制备的偏振态所对应，即解调端的探测基与发射端的制备基一致，无法对不同制备基的偏振BB84协议进行解调。同时由于一般光纤信道中的双折射效应会导致偏振失衡，因此，传统方案需要在QKD系统解调端前加入偏振控制器以做偏振补偿，这会导致额外成本以及码率牺牲。专利技术内容(一)要解决的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于偏振BB84协议的片上解码器，包括：输入波导(100)，用于输入待解码信号光；偏振分束旋转器(200)，用于将所述待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；相位偏置调制器(300)，包括第一相位偏置调制器(301)、第二相位偏置调制器(302)及第三相位偏置调制器(303)，用于调节其接收的信号光的相位，其中，所述第一相位偏置调制器(301)用于对所述偏振分束旋转器(200)输出的两束偏振方向相同的信号光中的一束信号光进行相位调节；2×2干涉耦合器(400)，包括第一干涉耦合器(401)、第二干涉耦合器(402)及第三干涉耦合器(403)，用于对接收的信号光做厄米运算，其中...

【技术特征摘要】
1.一种用于偏振BB84协议的片上解码器，包括：输入波导(100)，用于输入待解码信号光；偏振分束旋转器(200)，用于将所述待解码信号光分解并旋转为偏振方向相同的两束信号光；相位偏置调制器(300)，包括第一相位偏置调制器(301)、第二相位偏置调制器(302)及第三相位偏置调制器(303)，用于调节其接收的信号光的相位，其中，所述第一相位偏置调制器(301)用于对所述偏振分束旋转器(200)输出的两束偏振方向相同的信号光中的一束信号光进行相位调节；2×2干涉耦合器(400)，包括第一干涉耦合器(401)、第二干涉耦合器(402)及第三干涉耦合器(403)，用于对接收的信号光做厄米运算，其中，所述第一干涉耦合器(401)用于对所述第一相位偏置调制器(301)相位调节后的信号光及所述偏振分束旋转器(200)输出的两束偏振方向相同信号光中的另一束信号光做厄米运算，将运算后的一束信号光经过所述第二相位偏置调制器(302)进行相位调节后传输至所述第二干涉耦合器(402)，将运算后的另一束信号光直接传输至所述第二干涉耦合器(402)，所述第二干涉耦合器(402)对其接收的两束信号光做厄米运算；1×2光分束器(500)，包括第一光分束器(501)及第二光分束器(502)，用于将接收到的信号光分成等强度的两束信号光，其中，所述第一光分束器(501)接收所述第二干涉耦合器(402)厄米运算后的一束信号光并分成等强度的两束信号光，所述第二光分束器(502)接收所述第二干涉耦合器(402)厄米运算后的另一束信号光并分成等强度的两束信号光；输出波导(600)，包括第一输出波导(601)、第二输出波导(602)、第三输出波导(603)及第四输出波导(604)，其中，所述第一输出波导(601)用于输出所述第一光分束器(501)分束的两束信号光中的一束信号光，所述第四输出波导(604)用于输出所述第二光分束器(502)分束的两束信号光中的一束信号光，所述第一光分束器(501)分束的两束信号光中的另一束信号光经所述第三相位偏置调制器(303)进行相位调节后输出至所述第三干涉耦合器(403)，所述第二光分束器(502)分束的两束信号光中的另一束信号光直接输出至所述第三干涉耦合器(403)，所述第三干涉耦合器(403)对其接收的两束信号光进行厄米运算，经所述第二输出波导(602)及第三输出波导(603)输出。2.根据权利要求1所述的片上解码器，所述输入波导(100)、偏振分束旋转器(200)、相位偏置调制器(300)、2×2干涉耦合器(400)、1×2光分束器(500)及输出波导(600)的材料为硅材料，采用与微电子工艺兼容的工艺加工，实现片上集成。3.根据权利要求1所述的片上解码器，所述偏振分束旋转器(200)采用绝热非对称定向耦合器，其一侧具有一个输入端口，另一侧具有两个输出端口，输入端口接收所述待解码信号光，先将所述待解码信号光分解为偏振方向正交的两束信号光，再将所述偏振方向正交的两束信号光中的一束信号光的偏振方向旋转至与另一束信号光的偏振...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴进成，杨林，张磊，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11