【技术实现步骤摘要】
一种任意偏振态发射装置、接收装置及量子通信系统
本专利技术涉及量子通信
，更具体涉及一种任意偏振态发射装置、接收装置以及量子通信系统。
技术介绍
量子密钥分发技术能够在通信双方之间产生完全一致的无条件安全的密钥，因而受到广泛关注。自从1984年BB84方案提出以来，各种理论方案日臻完善，技术实现逐渐成熟并走向实际应用。在量子通信系统中，采用量子态的偏振信息编码量子比特是最主流的方案之一。偏振编码量子通信中通常需要发射4个不同偏振的量子态，主要有两种实现方式。一种是多激光器方案，即使用4个激光器分别出射0°线偏振态、45°线偏振态、90°线偏振态、135°线偏振态等偏振态，再合成一束输出，由于不同激光器之间不可避免的差异(如中心波长、光谱分布、脉冲形状等)会带来一些安全性漏洞，在量子通信中逐渐被淘汰。另一种方式是单激光器方案，通过偏振调制器将光调制成不同的偏振态，这种方式避免了多激光器的参数不一致的漏洞，但是使用偏振调制器成本较高，性能较差，尤其是速率太慢。在光纤系统中，相位调制器速率很高，陆续有人提出在干涉环中使用相位调制器来制备偏振态的方案。主要原理为先将不同偏振态的两路光，使用相位控制器调制两路之间的相位差，再通过合束干涉形成新的偏振态输出。唐志列等人发表在《物理学报》，54(06),2005:2534-2539的“相位-偏振编码的量子保密通信系统的研究”一文提出使用偏振分束器PBS构成的干涉仪系统，制备了45°线偏振态、135°线偏振态、右旋圆偏振态和左旋圆偏振态等四种偏振态；李申等人发表在《物理...
【技术保护点】
1.一种任意偏振态发射装置，其特征在于，包括激光器模块、第一偏振态转换输出模块、偏振态转换器和第二偏振态转换输出模块；所述激光器模块用于出射偏振光，所述第一偏振态转换输出模块用于将激光器模块出射的偏振光转换为不含0°线偏振态和90°线偏振态的任意偏振态，所述偏振态转换器用于将第一偏振态转换输出模块输出的偏振态中正交的一组偏振态转换为0°线偏振和90°线偏振，其余态不变，所述第二偏振态转换输出模块用于将经偏振态转换器输出的偏振态转换为任意偏振态输出。/n
【技术特征摘要】
1.一种任意偏振态发射装置，其特征在于，包括激光器模块、第一偏振态转换输出模块、偏振态转换器和第二偏振态转换输出模块；所述激光器模块用于出射偏振光，所述第一偏振态转换输出模块用于将激光器模块出射的偏振光转换为不含0°线偏振态和90°线偏振态的任意偏振态，所述偏振态转换器用于将第一偏振态转换输出模块输出的偏振态中正交的一组偏振态转换为0°线偏振和90°线偏振，其余态不变，所述第二偏振态转换输出模块用于将经偏振态转换器输出的偏振态转换为任意偏振态输出。
2.根据权利要求1所述一种任意偏振态发射装置，其特征在于，所述激光器模块发射45°线偏振光、或135°线偏振光、或左旋圆偏振光、或右旋圆偏振光。
3.根据权利要求1所述一种任意偏振态发射装置，其特征在于，所述偏振态转换器为波片型偏振控制器、或挤压型偏振控制器、或扭转光纤型偏振控制器。
4.根据权利要求1至3任意一项所述一种任意偏振态发射装置，其特征在于，所述第一偏振态转换输出模块包括第一偏振分束器(201)和第一相位调制器(301)；
偏振光进入第一偏振分束器(201)的端口4，经过第一偏振分束器(201)分成功率相同的两路光，一路光透射后从第一偏振分束器(201)的端口1出射，顺时针经过第一相位调制器(301)，再从第一偏振分束器(201)的端口2回到第一偏振分束器(201)，这一环路定义为顺时针环路，另一路光反射后从第一偏振分束器(201)的端口2出射，逆时针经过第一相位调制器(301)，再从第一偏振分束器(201)的端口1回到第一偏振分束器(201)，这一路定义为逆时针环路，光经过顺时针环路和逆时针环路之后在第一偏振分束器(201)上合束干涉，从第一偏振分束器(201)的端口3输出，当第一相位调制器(301)对顺时针通过的光改变的相位和对逆时针通过的光改变的相位的差设置为不同的值，则产生不同的偏振态。
5.根据权利要求4所述一种任意偏振态发射装置，其特征在于，第一相位调制器(301)对顺时针通过的光改变的相位和对逆时针通过的光改变的相位的差设置为0时，出射态为P，差设置为π时，出射态为N，差设置为π/2时，出射态为R，差设置为3π/2时，出射态为L。
6.根据权利要求4所述一种任意偏振态发射装置，其特征在于，所述激光器模块出射的偏振光直接进入第一偏振分束器(201)的端口4，所述偏振态转换器为第一偏振控制器(401)，所述第二偏振态转换输出模块包括第二偏振分束器(202)与第二相位调制器(302)，第一偏振分束器(201)输出的光经过第一偏振控制器(401)进入第二偏振分束器(202)的端口4；
当H态入射之后，从第二偏振分束器(202)透射，从端口1输出，经过第二相位调制器(302)改变相位后再从第二偏振分束器(202)端口2进入第二偏振分束器(202)，再透射后从端口3输出，出射态为H态；当V态入射之后，从第二偏振分束器(202)端口2反射输出，经过第二相位调制器(302)改变相位后再从端口1进入第二偏振分束器(202)，再反射后从端口3输出，出射态为V态；当其余态入射，入射光分成两路光：一路光透射经过端口1进入第二相位调制器(302)，再从端口2回到第二偏振分束器(202)，这一环路定义为逆时针环路，另一路光反射经过端口2进入第二相位调制器(302)，再从端口1回到第二偏振分束器(202)，这一环路定义为顺时针环路，两路光最后在第二偏振分束器(202)上合束干涉后从端口3输出，当第一相位调制器(301)对顺时针通过的光改变的相位和对逆时针通过的光改变的相位的差设置为不同的值，则产生不同的偏振态。
7.根据权利要求6所述一种任意偏振态发射装置，其特征在于，第一偏振控制器(401)被设置为将P态转换成H态，N态转换成V态，R态转换成R态，L态转换成L态，当第一偏振分束器(201)出射P、N、R、L，则产生H、V、R、L四态；
R态入射第二偏振分束器(202)时，第二相位调制器(302)对顺时针通过的光改变的相位和对逆时针通过的光改变的相位的差设置为0时，出射态为R，差设置为-π/2时，出射态为P；
L态入射第二偏振分束器(202)时，第二相位调制器(302)对顺时针通过的光改变的相位和对逆时针通过的光改变的相位的差设置为0时，出射态为L，差设置为-π/2时，出射态为N；
第二偏振分束器(202)的端口3输出H、V、P、N、R、L6种...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东东，
申请(专利权)人：科大国盾量子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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