一种偏振编码量子密钥分发系统编码器技术方案

本发明专利技术揭示了一种偏振编码量子密钥分发系统编码器主激光器发出45度线偏振光脉冲激光信号，通过分束器和偏振分束器分为水平和垂直线偏振光分别注入到激光器1、激光器2、激光器3、激光器4，当分别触发激光器1、激光器2、激光器3、激光器4的时候，将得到与主激光器波长一致的光信号，不同激光器的出射偏振光与注入偏振光一致，最后通过合束衰减单光子传输。本发明专利技术编码器可以实现偏振编码量子密钥发系统发送端，在采用多激光器的情况下，可以实现多激光器之间的频域一致性，即保证了工程实现可行性，又保证了系统安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种偏振编码量子密钥分发系统编码器
本专利技术涉及量子密码相关
，特别涉及采用偏振编码方案的量子密钥分发系统。
技术介绍
量子密钥分发系统可以为通信双方提供理论安全的对称密钥，所以多年来备受关注。BB84协议是第一个量子密钥分发协议，也是目前工程应用最多的，它的理论安全性已得到证明。偏振编码量子密钥分发系统常采用多激光器随机编码四种偏振量子态，尤其是在自由空间系统中，当调制速率很快时，目前还没有实用的高速偏振调制器件。每个激光器编码不同的偏振态，由于激光器之间的差异性，无法保证多个激光器在频域维度的一致性，造成实际出射的偏振态在频域维度上可区分，存在安全性隐患。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是实现一种偏振编码量子密钥分发系统编码器，可以在频域上实现一致，保证出射的偏振态在频域维度上不可区分，即保证了工程实现可行性，又保证了系统的安全性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种偏振编码量子密钥分发系统编码器，所述主激光器发出光信号至分束器1并分为两路光信号输出，其中一路光信号输送至分束器2，另一路光信号输送至分束器3，所述分束器2输出光信号分别至只接收水平偏振光的激光器1和只接收垂直偏振光的激光器2，所述激光器1和激光器2发出与注入光信号相同的光信号经分束器2、分束器4发送至衰减器，所述分束器3输出光信号分别至只接收水平偏振光的激光器3和只接收垂直偏振光的激光器4，所述激光器3和激光器4发出与注入光信号相同的光信号经分束器3、半波片、分束器4发送至衰减器，所述衰减器将所接收的四个激光器发出的光信号衰减成单光子脉冲并输出。所述激光器1和激光器3为水平偏振片的激光器，所述激光器2和激光器4为垂直偏振片的激光器。所述分束器2经偏振分束器1将45度线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，并分别发送至激光器1和激光器2，所述分束器3经偏振分束器2将45度线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，并分别发送至激光器3和激光器4。所述分束器1和分束器2之间的光路上设有只允许光信号由分束器1向分束器2发送的隔离器1，所述分束器1和分束器3之间的光路上设有只允许光信号由分束器1向分束器3发送的隔离器2。所述主激光器、激光器1、激光器2、激光器3、激光器4均为半导体激光器，所述主激光器发出45度线偏振光，并为设定波长的光信号。所述半波片用于将线偏振光旋转45度。所述偏振分束器用于将水平线偏振光和垂直线偏振光分束或合束传输。所述分束器1、分束器2、分束器3、分束器4为偏振无关分束器，分光比为50:50，用于将入射光能量在水平和垂直路径上等分为两份，同时也用于合束将水平和垂直路径上的光合束传输。本专利技术编码器可以实现偏振编码量子密钥发系统发送端，在采用多激光器的情况下，可以实现多激光器之间的频域一致性，即保证了工程实现可行性，又保证了系统安全性。附图说明下面对本专利技术说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：图1为偏振编码量子密钥分发系统编码器示意图；图2为偏振编码量子密钥分发系统编码器另一种实施例示意图。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。偏振编码量子密钥分发系统编码器包括以下部件：主激光器，优选半导体激光器，可以为45度线偏振光；提供特定波长的光脉冲信号；激光器，优选半导体激光器，根据注入的光脉冲信号出射特定波长和偏振态的光脉冲信号；分束器，优选为偏振无关分束器，分光比为50:50，将入射光能量在水平和垂直路径上等分为两份；同时也具有合束功能，将水平和垂直路径上的光合束传输；隔离器，优选为偏振无关光隔离器，只允许光正向通过，反向截止；偏振分束器，将水平线偏振光和垂直线偏振光分束或合束传输；半波片，将线偏振光旋转45度；衰减器，将出射光脉冲衰减为单光子脉冲。如图1所示，主激光器发出45度线偏振光，经过分束器1分为两束能量相等的两束光信号，一束经过隔离器1到达分束器2，分束器2分出一束到达偏振分束器1，偏振分束器1将45度线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，分别到达激光器1和激光器2。激光器1和激光器2在注入的水平偏振光和垂直偏振光下，将会产生与注入光信号波长一致的光信号，当触发激光器1时产生与主激光器同波长的水平偏振光，当触发激光器2时产生与主激光器同波长的垂直偏振光。两者再通过偏振分束器进行偏振合束，通过分束器2分束到达分束器4，最后通过衰减器衰减成单光子脉冲；同理，一束经过隔离器2到达分束器3，分束器3分出一束到达偏振分束器2，偏振分束器2将45度线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，分别到达激光器3和激光器4。激光器3和激光器4在注入的水平偏振光和垂直偏振光下，将会产生于注入光信号波长一致的光信号，当触发激光器3时产生与主激光器同波长的水平偏振光，当触发激光器4时产生与主激光器同波长的垂直偏振光。两者再通过偏振分束器进行偏振合束，通过分束器3分束到达半波片，半波片将水平偏振光和垂直偏振光旋转45度得到45度线偏振光和135度线偏振光，最后通过衰减器衰减成单光子脉冲。如此，在主激光器持续工作的时候，随机选择触发激光器1/2/3/4可以得到波长一致的四种偏振编码量子态，满足量子密钥分发系统的需求。如图2为偏振编码量子密钥分发系统编码器的另外一种实施方式，与图1的区别是省去偏振分束器，但是对应的激光器1/2/3/4需要含有相应的偏振片，例如：激光器1和激光器3含有水平偏振片，激光器2和激光器4含有垂直偏振片。此种方式也可以得到波长一致的四种偏振编码量子态，但是激光器需要集成水平/垂直偏振片，也能满足量子密钥分发系统的需求。偏振编码量子密钥分发系统编码器的工作原理是主激光器发出45度线偏振光脉冲激光信号，通过分束器和偏振分束器分为水平和垂直线偏振光分别注入到激光器1、激光器2、激光器3、激光器4，当分别触发激光器1、激光器2、激光器3、激光器4的时候，将得到与主激光器波长一致的光信号，不同激光器的出射偏振光与注入偏振光一致，最后通过合束衰减单光子传输，其中激光器1和激光器2产生水平线偏振光和垂直线偏振光，激光器3和激光器4产生的水平偏振光和垂直偏振光通过半波片旋转45度，得到45度线偏振光和135度线偏振光，从而可以实现四种偏振态的随机编码，满足量子密钥分发系统的要求，即保证了工程实用可行性，又提高了系统安全性。上面结合附图对本专利技术进行了示例性描述，显然本专利技术具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本专利技术的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振编码量子密钥分发系统编码器，其特征在于：主激光器发出光信号至分束器1并分为两路光信号输出，其中一路光信号输送至分束器2，另一路光信号输送至分束器3，所述分束器2输出光信号分别至只接收水平偏振光的激光器1和只接收垂直偏振光的激光器2，所述激光器1和激光器2发出与注入光信号相同的光信号经分束器2、分束器4发送至衰减器，所述分束器3输出光信号分别至只接收水平偏振光的激光器3和只接收垂直偏振光的激光器4，所述激光器3和激光器4发出与注入光信号相同的光信号经分束器3、半波片、分束器4发送至衰减器，所述衰减器将所接收的四个激光器发出的光信号衰减成单光子脉冲并输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种偏振编码量子密钥分发系统编码器，其特征在于：主激光器发出光信号至分束器1并分为两路光信号输出，其中一路光信号输送至分束器2，另一路光信号输送至分束器3，所述分束器2输出光信号分别至只接收水平偏振光的激光器1和只接收垂直偏振光的激光器2，所述激光器1和激光器2发出与注入光信号相同的光信号经分束器2、分束器4发送至衰减器，所述分束器3输出光信号分别至只接收水平偏振光的激光器3和只接收垂直偏振光的激光器4，所述激光器3和激光器4发出与注入光信号相同的光信号经分束器3、半波片、分束器4发送至衰减器，所述衰减器将所接收的四个激光器发出的光信号衰减成单光子脉冲并输出。


2.根据权利要求1所述的偏振编码量子密钥分发系统编码器，其特征在于：所述激光器1和激光器3为水平偏振片的激光器，所述激光器2和激光器4为垂直偏振片的激光器。


3.根据权利要求1所述的偏振编码量子密钥分发系统编码器，其特征在于：所述分束器2经偏振分束器1将45度线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，并分别发送至激光器1和激光器2，所述分束器3经偏振分束器2将45度线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，并分别发送至激光器3和激光器4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启发，李雷，秦勇，俞畅，王立霞，朱文正，朱萍，徐猛，张俊，徐斌，
申请(专利权)人：安徽问天量子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34