一种量子密钥分发光源制造技术

一种量子密钥分发光源，包括：激光器(1)，用于产生光脉冲信号；滤波器(2)，用于对光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，滤波器(2)为FP腔滤波器；强度调制器(3)，用于对窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态；偏振调制器(4)，用于对强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态；衰减器(5)，用于对四种正交偏振态进行能量衰减；脉冲发生器(6)，用于产生驱动脉冲信号驱动激光器(1)、所述强度调制器(3)及所述偏振调制器(4)。该量子密钥分发光源可实现线宽约为10pm量级的窄线宽量子密钥分发光源。

A quantum key distribution light source

【技术实现步骤摘要】
一种量子密钥分发光源
本技术涉及量子通信领域，特别是涉及一种量子密钥分发光源。
技术介绍
量子密钥分发采用单光子加载偏振信息进行传输，不能像光通信一样对信号进行放大，在接收端接收到的量子光信号非常微弱。必须通过降低背景噪声的方法来提高系统的信噪比，才能完成有效的安全成码。在远距离的星地量子通信系统中，通过光学滤波实现对环境背景噪声的有效抑制，是在大噪声环境下成功实现量子密钥分发的关键。现有的量子密钥分发系统中，特别是在自由空间和星地量子密钥分发系统中，发射端的量子密钥分发光源一般采用基于增益开关的方法，来驱动半导体激光器产生光脉冲，光信号的线宽约为0.1nm量级，不进行额外的光谱滤波。为了实现更窄线宽(约为10pm量级)的系统滤波，首先就要求量子密钥分发光源的线宽也要远低于0.1nm量级，这样才能在接收端使用相应的滤波片进行滤波，最终实现满足系统的线宽需求。现有的光学滤波器，一般包括相干滤波片、基于光栅的滤波器或原子滤波器等，都难以满足窄线宽量子密钥分发光源的应用需求。相干滤波片和基于光栅的滤波器难以达到10pm或者更低的线宽。原子滤波技术虽然可以实现超窄带的滤波，滤波线宽可达到几pm，但是它仅仅适用于特定的原子谱线，应用范围较窄；同时，由于原子滤波技术是偏振相关的，在偏振编码的量子密钥分发系统中难以获得应用。
技术实现思路
(一)技术问题针对现有技术存在的问题，本技术提出一种量子密钥分发光源，用于至少部分解决上述技术问题。(二)技术方案本技术提供一种量子密钥分发光源，包括：激光器1，用于产生光脉冲信号；滤波器2，用于对上述光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，上述滤波器2为FP腔滤波器；强度调制器3，用于对上述窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态；偏振调制器4，用于对上述强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态；衰减器5，用于对上述四种正交偏振态进行能量衰减；脉冲发生器6，用于产生驱动脉冲信号驱动上述激光器1、上述强度调制器3及上述偏振调制器4。可选地，上述滤波器2包括：输入准直器21，用于将上述光脉冲信号扩束后经自由空间传输；FP腔22，用于对上述输入准直器21传输的光脉冲信号进行窄带滤波，得到上述窄光脉冲信号；半导体制冷器23，用于控制上述FP腔22的环境温度；热敏电阻24，用于采集上述环境温度；输出准直器25，用于输出上述滤波后的窄光脉冲信号。可选地，上述输入准直器21与上述输出准直器25为光纤准直器，上述半导体制冷器23为基于帕尔帖效应的半导体制冷器。可选地，上述热敏电阻24和上述FP腔22集成在半导体制冷器23上。可选地，上述滤波器2与强度调制器3之间以及上述强度调制器3与上述偏振调制器4之间通过保偏光纤连接。可选地，上述脉冲发生器6通过射频电缆分别与上述激光器1、上述强度调制器3、上述偏振调制器4连接。可选地，上述偏振调制器4与上述衰减器5之间通过单模光纤连接。可选地，上述强度调制器3为基于铌酸锂晶体的强度调制器。可选地，上述偏振调制器4为基于铌酸锂晶体或砷化镓材料的偏振调制器。可选地，上述衰减器5为电光可变衰减器。(三)有益效果本技术提供一种量子密钥分发光源，通过脉冲发生器驱动半导体激光器产生光脉冲，同时采用FP腔滤波器对光信号进行滤波，可产生更窄线宽的光信号，最终可以实现线宽约为10pm量级的窄线宽量子密钥分发光源。附图说明为了更完整地理解本技术及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：图1示意性示出了根据本技术一实施例的量子密钥分发光源的结构图；图2示意性示出了根据本技术另一实施例的量子密钥分发光源的结构图。【附图标记】1-激光器2-滤波器21-输入准直器22-FP腔23-半导体制冷器24-热敏电阻25-输出准直器3-强度调制器4-偏振调制器5-衰减器6-脉冲发生器具体实施方式以下，将参照附图来描述本技术的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本技术实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本技术。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。图1示意性示出了根据本技术一实施例的量子密钥分发光源的结构图。如图1所示，该量子密钥分发光源包括：激光器1，用于产生光脉冲信号。滤波器2，用于对光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，滤波器2为法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔滤波器(FP腔滤波器)。FP腔滤波器是现代光纤通信和光纤传感等领域中的重要器件之一。FP腔一般是由内表面镀高反射膜、外表面镀增透膜的玻璃板构成，入射光束在腔内可发生多光束干涉效应，满足相位匹配条件的光波产生相长干涉，形成滤波输出。而不满足相位条件的光波产生相消干涉，被FP腔一侧反射输出。通过优化FP腔的参数设计，可以实现高透过率、窄线宽的FP腔窄带滤波器。与其它基于原子滤波、光栅滤波的滤波器等相比，FP腔滤波器可以实现工作滤波段范围广、中心波长可调谐、滤波线宽较窄、光学效率较高等优点。强度调制器3，用于对窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态。偏振调制器4，用于对强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态。衰减器5，用于对四种正交偏振态进行能量衰减。脉冲发生器6，用于产生特定的驱动脉冲信号驱动激光器1、强度调制器3及偏振调制器4。具体的，该量子密钥分发光源的工作过程为：在脉冲发生器6产生的脉冲信号的驱动下，激光器1产生光脉冲信号，通过滤波器2进行光谱滤波后耦合输出，产生窄线宽的光脉冲信号。强度调制器3在脉冲发生器6产生的脉冲信号的作用下，对滤波器2输出的窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的信号态、诱骗态、真空态等三种强度态。偏振调制器4在脉冲发生器6产生的脉冲信号的作用下，对强度调制器3输出的光信号进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态。衰减器5，用于对四种正交偏振态进行能量衰减，衰减到量子密钥分发所需的单光子量级后输出，可以实现线宽约为10pm量级的窄线宽量子密钥分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子密钥分发光源，包括：/n激光器(1)，用于产生光脉冲信号；/n滤波器(2)，用于对所述光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，所述滤波器(2)为FP腔滤波器；/n强度调制器(3)，用于对所述窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态；/n偏振调制器(4)，用于对所述强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态；/n衰减器(5)，用于对所述四种正交偏振态进行能量衰减；/n脉冲发生器(6)，用于产生驱动脉冲信号驱动所述激光器(1)、所述强度调制器(3)及所述偏振调制器(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子密钥分发光源，包括：
激光器(1)，用于产生光脉冲信号；
滤波器(2)，用于对所述光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，所述滤波器(2)为FP腔滤波器；
强度调制器(3)，用于对所述窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态；
偏振调制器(4)，用于对所述强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态；
衰减器(5)，用于对所述四种正交偏振态进行能量衰减；
脉冲发生器(6)，用于产生驱动脉冲信号驱动所述激光器(1)、所述强度调制器(3)及所述偏振调制器(4)。


2.根据权利要求1所述的量子密钥分发光源，其中，所述滤波器(2)包括：
输入准直器(21)，用于将所述光脉冲信号扩束后经自由空间传输；
FP腔(22)，用于对所述输入准直器(21)传输的光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号；
半导体制冷器(23)，用于控制所述FP腔(22)的环境温度；
热敏电阻(24)，用于采集所述环境温度；
输出准直器(25)，用于输出所述窄光脉冲信号。


3.根据权利要求2所述的量子密钥分发光源，其中，所述输入准直器(21)与所述输出准直器(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖胜凯，李杨，徐凭，印娟，蔡文奇，任继刚，彭承志，潘建伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34