集成波导偏振正交旋转反射装置和量子密钥分发系统制造方法及图纸

提供一种集成波导偏振正交旋转反射装置和量子密钥分发系统，该装置包括：集成波导偏振分束旋转装置，其包括第一、第二和第三端口，被配置用于将经由第一端口输入的一路输入光脉冲偏振分束为经第二和第三端口输出的第一和第二路光脉冲，并对其中之一的偏振态进行旋转，使得在旋转后两路光脉冲的偏振态相同；以及设置在第二和第三端口之间的集成波导传输光路，被配置用于将从第二和第三端口中的任一个输出的光脉冲传输返回至第二和第三端口中的另一个，该偏振分束旋转装置被进一步配置用于在接收到通过集成波导传输光路返回的第一和第二路光脉冲之后，将其合束并通过第一端口输出。上述集成波导偏振正交旋转反射装置能增加系统的可靠性和稳定性。

Integrated waveguide polarization orthogonal rotation reflection device and quantum key distribution system

【技术实现步骤摘要】
集成波导偏振正交旋转反射装置和量子密钥分发系统
本专利技术涉及光传输保密通信
，尤其涉及一种集成波导偏振正交旋转反射装置、包括该集成波导偏振正交旋转反射装置的集成波导编解码装置以及相应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。目前量子密钥分发设备光路模块大多采用分立光器件集成，易受振动、环境稳定变化影响，进而影响系统两端设备的稳定性和可靠性，且设备体积大。尤其是量子密钥分发编解码模块的光路，包含光器件多、盘纤设计难度大，受环境干扰编解码不稳定。此外，相位编码以及时间比特-相位编码量子密钥分发系统，因光纤制作存在非理想情况，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。因此，光脉冲经长距离光纤传输以及经不等臂干涉仪两臂光纤传输后，进行解码干涉时存在偏振诱导衰落的问题，导致解码干涉不稳定。如何实现集成化的稳定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亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种集成波导偏振正交旋转反射装置，基于该集成波导偏振正交旋转反射装置的集成波导编解码装置，以及基于该集成波导编解码装置的量子密钥分发系统，以解决相位编码以及时间比特-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以及编解码光路的集成化难题。本专利技术提供至少以下技术方案：1.一种集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，包括：集成波导偏振分束旋转装置和集成波导传输光路，其中，所述集成波导偏振分束旋转装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述集成波导偏振分束旋转装置被配置用于将经由所述第一端口输入的一路输入光脉冲偏振分束为分别经所述第二端口和所述第三端口输出的第一路光脉冲和第二路光脉冲，并对所述第一路光脉冲和第二路光脉冲之一的偏振态进行旋转，使得在旋转后所述第一路光脉冲和第二路光脉冲的偏振态相同；以及，所述集成波导传输光路被设置在所述集成波导偏振分束旋转装置的第二端口和第三端口之间并且与所述第二端口和所述第三端口光耦合，所述集成波导传输光路被配置用于将分别从所述第二端口和第三端口中的任一个输出的光脉冲传输返回至所述第二端口和所述第三端口中的另一个，其中，所述集成波导偏振分束旋转装置被进一步配置用于在接收到通过所述集成波导传输光路返回的第一路光脉冲和第二路光脉冲之后，将其合束并通过所述第一端口输出。2.根据方案1所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，所述集成波导偏振分束旋转装置为偏振分束旋转器。3.根据方案1所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，所述集成波导偏振分束旋转装置包括偏振分束器和与该偏振分束器的两个输出端口之一光耦合的偏振旋转器，其中所述偏振分束器的输入端口为所述集成波导偏振分束旋转装置的第一端口，所述偏振旋转器被设置位于所述偏振分束器的两个输出光路之一上以对通过其传输的光脉冲的偏振态进行旋转。4.根据方案1至3中任一项所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，所述集成波导偏振正交旋转反射装置还包括集成波导相位调制器，所述集成波导相位调制器位于所述集成波导传输光路上并且被配置用于对经过所述集成波导传输光路传输的光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。5.一种集成波导编解码装置，其特征在于，所述集成波导编解码装置包括：分束器；以及分别经两个臂与所述分束器光耦合的两个反射装置；其中，所述两个反射装置中之一或每个所述反射装置为根据方案1-4中任一项所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，并且经所述集成波导偏振正交旋转反射装置的输入端口耦合至所述两个臂中的相应臂。6.根据方案5所述的集成波导编解码装置，其特征在于，所述集成波导编解码装置还包括相位调制器，所述相位调制器被设置于所述分束器的输入端口前端或设置于所述两个臂中至少之一上。7.根据方案5或6所述的集成波导编解码装置，其特征在于，所述分束器是保偏分束器；和/或所述两个臂分别为偏振保持光路。8.根据方案5或6所述的集成波导编解码装置，其特征在于，所述装置还包括：光环形器，所述光环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述光环形器的第一端口被设置在所述分束器的输入端口前端以接收入射的一路输入光脉冲，该输入光脉冲从所述光环形器的第二端口被输出至所述分束器，以及来自所述分束器的合束输出的光脉冲经所述光环形器的第二端口输入并从所述光环形器的第三端口输出。9.一种相位编码量子密钥分发系统，其特征在于，包括：根据方案5-8中任一项所述的集成波导编解码装置，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5-8中任一项所述的集成波导编解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的发射端，用于相位编码。10.一种时间比特-相位编码量子密钥分发系统，其特征在于，包括：根据方案5-8中任一项所述的集成波导编解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的接收端，用于时间比特-相位解码；和/或根据方案5-8中任一项所述的集成波导编解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的发射端，用于时间比特-相位编码。11.根据方案10所述的时间比特-相位编码量子密钥分发系统，其特征在于，根据方案5-8中任一项所述的集成波导编解码装置设置在所述量子密钥分发系统的接收端用于时间比特-相位解码时，所述集成波导编解码装置被设置用于将每个脉冲周期内的输入光脉冲解码为第一时隙、第二时隙和第三时隙的信号输出，所述每个脉冲周期包括所述第一时隙、所述第二时隙和所述第三时隙。12.根据方案10所述的时间比特-相位编码量子密钥分发系统，其特征在于，根据方案5-8中任一项所述的集成波导编解码装置设置在所述量子密钥分发系统的接收端用于时间比特-相位解码时，所述时间比特-相位编码量子密钥分发系统还包括前置分束器，所述前置分束器的两个输出端口之一光耦合至所述集成波导编解码装置。本专利技术采用集成波导设计偏振正交旋转反射装置，并基于此提出集成波导编解码装置和量子密钥分发系统方案，对于任意偏振态的输入光脉冲可以实现相位编码以及时间比特-相位编码量子密钥分发系统中相位基的稳定解码干涉输出，解决了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。此外，采用集成波导设计，解码光路体积大大减小，增加了终端设备的可靠性和稳定性。本专利技术提供了一种集成化应用的抗偏振诱导衰落的量子密钥分发解码方案。附图说明图1为本专利技术一优选实施例的集成波导偏振正交旋转反射装置的组成结构示意图；图2为本专利技术另一优选实施例的集成波导偏振正交旋转反射装置的组成结构示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，包括：集成波导偏振分束旋转装置和集成波导传输光路，其中，/n所述集成波导偏振分束旋转装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述集成波导偏振分束旋转装置被配置用于将经由所述第一端口输入的一路输入光脉冲偏振分束为分别经所述第二端口和所述第三端口输出的第一路光脉冲和第二路光脉冲，并对所述第一路光脉冲和第二路光脉冲之一的偏振态进行旋转，使得在旋转后所述第一路光脉冲和第二路光脉冲的偏振态相同；以及，/n所述集成波导传输光路被设置在所述集成波导偏振分束旋转装置的第二端口和第三端口之间并且与所述第二端口和所述第三端口光耦合，所述集成波导传输光路被配置用于将分别从所述第二端口和第三端口中的任一个输出的光脉冲传输返回至所述第二端口和所述第三端口中的另一个，/n其中，所述集成波导偏振分束旋转装置被进一步配置用于在接收到通过所述集成波导传输光路返回的第一路光脉冲和第二路光脉冲之后，将其合束并通过所述第一端口输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，包括：集成波导偏振分束旋转装置和集成波导传输光路，其中，
所述集成波导偏振分束旋转装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述集成波导偏振分束旋转装置被配置用于将经由所述第一端口输入的一路输入光脉冲偏振分束为分别经所述第二端口和所述第三端口输出的第一路光脉冲和第二路光脉冲，并对所述第一路光脉冲和第二路光脉冲之一的偏振态进行旋转，使得在旋转后所述第一路光脉冲和第二路光脉冲的偏振态相同；以及，
所述集成波导传输光路被设置在所述集成波导偏振分束旋转装置的第二端口和第三端口之间并且与所述第二端口和所述第三端口光耦合，所述集成波导传输光路被配置用于将分别从所述第二端口和第三端口中的任一个输出的光脉冲传输返回至所述第二端口和所述第三端口中的另一个，
其中，所述集成波导偏振分束旋转装置被进一步配置用于在接收到通过所述集成波导传输光路返回的第一路光脉冲和第二路光脉冲之后，将其合束并通过所述第一端口输出。


2.根据权利要求1所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，所述集成波导偏振分束旋转装置为偏振分束旋转器。


3.根据权利要求1所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，所述集成波导偏振分束旋转装置包括偏振分束器和与该偏振分束器的两个输出端口之一光耦合的偏振旋转器，其中所述偏振分束器的输入端口为所述集成波导偏振分束旋转装置的第一端口，所述偏振旋转器被设置位于所述偏振分束器的两个输出光路之一上以对通过其传输的光脉冲的偏振态进行旋转。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，其特征在于，所述集成波导偏振正交旋转反射装置还包括集成波导相位调制器，所述集成波导相位调制器位于所述集成波导传输光路上并且被配置用于对经过所述集成波导传输光路传输的光脉冲按照量子密钥分发协议进行相位调制。


5.一种集成波导编解码装置，其特征在于，所述集成波导编解码装置包括：分束器；以及分别经两个臂与所述分束器光耦合的两个反射装置；
其中，所述两个反射装置中之一或每个所述反射装置为根据权利要求1-4中任一项所述的集成波导偏振正交旋转反射装置，并且经所述集成波导偏振正交旋转反射装置的输入端口耦合至所述两个臂中的相应臂。


6.根据权利要求5所述...

【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：发明
国别省市：北京;11