相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统制造方法及图纸

一种相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统，所述装置包括：光传输装置、相位调制器和反射装置，光传输装置包括第一、第二和第三端口，第一端口接收输入光脉冲，第二端口将光脉冲通过第一保偏传输光路传输至反射装置，接收传输回的光脉冲并传输至第三端口；反射装置中的偏振分束器的输入端口耦合至第一保偏传输光路，其两个输出端口经第二保偏传输光路光耦合，第二保偏传输光路由扭转90度、包含奇数个90度熔接点或者包含半波片的保偏光纤形成；相位调制器设置在第一或第二保偏传输光路上并具有两个端口，仅对两个端口之一输入的光脉冲调制，或对两个端口输入的光脉冲进行不同相位调制。能够通过相位调制更快地调制光脉冲偏振态。

Phase modulation polarization codec and quantum key distribution system

【技术实现步骤摘要】
相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统
本技术涉及光传输保密通信
，尤其涉及一种相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统。
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。偏振编码量子密钥分发采用两组正交偏振态进行编码，随着技术发展和应用需求，高速量子密钥分发成为一个趋势，对偏振编码而言需要随机高速产生四种偏振态的光脉冲。常规地采用四个激光器、每个激光器产生一种偏振态的方案，但因四个激光器存在的不一致性，如中心波长不一致，会导致密钥分发的安全性遭到威胁。通过单个激光器实现光脉冲偏振态的高速稳定调制是偏振编码量子密钥分发应用的重要问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提出一种相位调制偏振编解码装置和基于该装置的量子密钥分发系统，以解决偏振编码量子密钥分发系统中采用单个激光器实现高速稳定调制光脉冲偏振态的难题。本技术提供至少以下技术方案：1.一种相位调制偏振编解码装置，其特征在于，包括：光传输装置、相位调制器、反射装置、以及与所述光传输装置和所述反射装置光耦合的第一保偏传输光路，所述光传输装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述光传输装置的第一端口被设置用于接收一路输入光脉冲，所述光传输装置的第二端口被设置用于将所接收的输入光脉冲通过所述第一保偏传输光路传输至所述反射装置，所述光传输装置的第二端口进一步用于接收经所述第一保偏传输光路传输回的光脉冲，所述光传输装置将传输回到所述光传输装置的第二端口的光脉冲传输至所述光传输装置的第三端口输出；所述反射装置为偏振正交旋转反射装置，所述反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，所述偏振分束器的输入端口耦合至所述第一保偏传输光路，偏振分束器的两个输出端口经第二保偏传输光路彼此光耦合，所述第二保偏传输光路由扭转90度的保偏光纤、包含奇数个90度熔接点的保偏光纤或者包含半波片的保偏光纤形成；所述相位调制器设置在所述第一保偏传输光路上或设置在所述第二保偏传输光路上，所述相位调制器具有两个端口，所述相位调制器被设置用于仅对经由所述两个端口之一输入的光脉冲进行调制，或对经由所述两个端口输入的光脉冲进行不同的相位调制。2.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，所述第一保偏传输光路为第一保偏光纤。3.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，所述光传输装置为光环形器或光耦合器。4.根据方案1或3所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，所述光传输装置为保偏器件，其端口为自由空间端口或保偏光纤端口。5.根据方案2所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，经由所述光传输装置的第二端口输出的光脉冲沿所述第一保偏光纤的慢轴和快轴投影的振幅分量的大小相同、相对相位为任意相位。6.根据方案5所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，经由所述光传输装置的第二端口输出的光脉冲为圆偏振态或者为与所述第一保偏光纤的慢轴或快轴夹角为45度的线偏振态。7.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，在所述第二保偏传输光路由扭转90度的保偏光纤形成时，所述偏振分束器的两个输出端口输出的光脉冲均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的慢轴传输或均耦合至所述扭转90度的保偏光纤的快轴传输。8.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，在所述第二保偏传输光路由包含奇数个90度熔接点的保偏光纤形成或由包含半波片的保偏光纤形成时，所述偏振分束器两个输出端口中的一个端口输出的光脉冲耦合至所述保偏光纤一端的慢轴传输，所述偏振分束器两个输出端口中的另一个端口输出的光脉冲耦合至所述保偏光纤另一端的快轴传输。9.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，在所述相位调制器位于所述第一保偏传输光路上时，所述相位调制器为双折射相位调制器；在所述相位调制器位于所述第二保偏传输光路上时，所述相位调制器为双折射相位调制器或单偏振相位调制器。10.一种量子密钥分发系统，其特征在于，包括发射端和接收端，其中：在所述发射端设置有根据方案1-9中任一项所述的相位调制偏振编解码装置用于偏振编码；和/或在所述接收端设置有根据方案1-9中任一项所述的相位调制偏振编解码装置用于偏振解码或者偏振解码选基。11.根据方案10所述的量子密钥分发系统，其特征在于：在用于偏振解码时，所述量子密钥分发系统的接收端还包括与所述相位调制偏振编解码装置光耦合的起偏器以及与该起偏器光耦合的一个单光子探测器；或者，在用于偏振解码选基时，所述量子密钥分发系统的接收端还包括与所述相位调制偏振编解码装置光耦合的偏振分束器和与该偏振分束器光耦合的两个单光子探测器。本技术通过创造性的配置，采用设置在所述第一保偏传输光路上或设置在所述第二保偏传输光路上的相位调制器，所述相位调制器具有两个端口，所述相位调制器被配置用于仅对经由所述两个端口之一输入的光脉冲进行调制，或对经由所述两个端口输入的光脉冲进行不同的相位调制，使得能够通过相位调制实现光脉冲偏振态的高速调制，并且通过采用偏振正交旋转反射装置实现偏振态调制与所述第一保偏传输光路和所述第二保偏传输光路干扰无关。使用本技术的相位调制偏振编解码装置和相应的量子密钥分发系统，能够容易地通过调制相位实现高速稳定调制光脉冲偏振态的技术效果，解决上述提到的采用单个激光器难以高速稳定调制光脉冲偏振态的技术问题。本技术提供了一种易于实现和应用的相位调制偏振编解码装置和相应的量子密钥分发系统的方案。附图说明图1为本技术一实施方案的相位调制偏振编解码装置的组成结构示意图；图2为本技术另一实施方案的相位调制偏振编解码装置的组成结构示意图；图3为本技术再一实施方案的相位调制偏振编解码装置的组成结构示意图；图4为本技术一实施方案的量子密钥分发系统的组成结构示意图；图5为本技术另一实施方案的量子密钥分发系统的组成结构示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本技术的实施方案，其中，附图构成本申请一部分，并与本技术的实施方案一起用于阐释本技术的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本技术的主题模糊不清时，对本文所描述的器件的已知功能和结构的详细具体说明将省略。根据本技术的一方面，提供一种相位调制偏振编解码装置，其包括：光传输装置、相位调制器、反射装置、以及与所述光传输装置和所述反射装置光耦合的第一保偏传输光路。具体地，所述光传输装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述光传输装置的第一端口被设置用于接收一路输入光脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相位调制偏振编解码装置，其特征在于，包括：光传输装置、相位调制器、反射装置、以及与所述光传输装置和所述反射装置光耦合的第一保偏传输光路，/n所述光传输装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述光传输装置的第一端口被设置用于接收一路输入光脉冲，所述光传输装置的第二端口被设置用于将所接收的输入光脉冲通过所述第一保偏传输光路传输至所述反射装置，所述光传输装置的第二端口进一步用于接收经所述第一保偏传输光路传输回的光脉冲，所述光传输装置将传输回到所述光传输装置的第二端口的光脉冲传输至所述光传输装置的第三端口输出；/n所述反射装置为偏振正交旋转反射装置，所述反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，所述偏振分束器的输入端口耦合至所述第一保偏传输光路，偏振分束器的两个输出端口经第二保偏传输光路彼此光耦合，所述第二保偏传输光路由扭转90度的保偏光纤、包含奇数个90度熔接点的保偏光纤或者包含半波片的保偏光纤形成；/n所述相位调制器设置在所述第一保偏传输光路上或设置在所述第二保偏传输光路上，所述相位调制器具有两个端口，所述相位调制器被设置用于仅对经由所述两个端口之一输入的光脉冲进行调制，或对经由所述两个端口输入的光脉冲进行不同的相位调制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种相位调制偏振编解码装置，其特征在于，包括：光传输装置、相位调制器、反射装置、以及与所述光传输装置和所述反射装置光耦合的第一保偏传输光路，
所述光传输装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述光传输装置的第一端口被设置用于接收一路输入光脉冲，所述光传输装置的第二端口被设置用于将所接收的输入光脉冲通过所述第一保偏传输光路传输至所述反射装置，所述光传输装置的第二端口进一步用于接收经所述第一保偏传输光路传输回的光脉冲，所述光传输装置将传输回到所述光传输装置的第二端口的光脉冲传输至所述光传输装置的第三端口输出；
所述反射装置为偏振正交旋转反射装置，所述反射装置包括具有输入端口和两个输出端口的偏振分束器，所述偏振分束器的输入端口耦合至所述第一保偏传输光路，偏振分束器的两个输出端口经第二保偏传输光路彼此光耦合，所述第二保偏传输光路由扭转90度的保偏光纤、包含奇数个90度熔接点的保偏光纤或者包含半波片的保偏光纤形成；
所述相位调制器设置在所述第一保偏传输光路上或设置在所述第二保偏传输光路上，所述相位调制器具有两个端口，所述相位调制器被设置用于仅对经由所述两个端口之一输入的光脉冲进行调制，或对经由所述两个端口输入的光脉冲进行不同的相位调制。


2.根据权利要求1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，所述第一保偏传输光路为第一保偏光纤。


3.根据权利要求1所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，所述光传输装置为光环形器或光耦合器。


4.根据权利要求1或3所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，所述光传输装置为保偏器件，其端口为自由空间端口或保偏光纤端口。


5.根据权利要求2所述的相位调制偏振编解码装置，其特征在于，经由所述光传输装置的第二端口输出的光脉冲沿所述第一保偏光纤的慢轴和快轴投影的振幅分量的大小相同、相对相位为任意相位。


6.根据权利要求5所述的...

【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：新型
国别省市：北京;11