【技术实现步骤摘要】
本公开涉及量子密钥分发，尤其涉及一种qkd偏振量子态解码光子集成结构。
技术介绍
1、量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)技术基于量子力学原理，保障通信双方绝对安全的信息通信。为了促进量子通信产业化，当下基于光芯片的量子态编码器和解码器的研究越来越受到欢迎。qkd的发射端和接收端的芯片化，有利于实现设备小型化、低成本、高可靠性，为量子密钥分发技术大规模应用奠定基础。当下基于离散型变量的qkd已出现大量基于芯片编码、解码的相关工作，发射端基于芯片的编码器能实现高速的随机量子态调制，但接收端多数都是基于测量基矢固定的被动量子态解析芯片结构，降低了qkd系统的灵活性，限制了安全密钥成码率。
技术实现思路
1、本公开实施例提供了一种qkd偏振量子态解码光子集成结构，包括光转换单元、分光单元和测量基矢单元，所述分光单元包括第一光开关和第二光开关，所述测量基矢单元包括第一测量基矢单元和第二测量基矢单元；其中：
2、所述光转换单元，用于接收初始光信号，对所述初始光信号进行模式转换，得到第一光信号和第二光信号；所述初始光信号具有预设偏振量子态；
3、所述分光单元，用于利用所述第一光开关接收所述第一光信号，并按照预设分配比例对所述第一光信号进行强度分配，得到第一中间光信号和第二中间光信号；以及利用所述第二光开关接收所述第二光信号，并按照所述预设分配比例对所述第二光信号进行强度分配，得到第三中间光信号和第四中间光信号；
4、所述测
5、在一些实施例中，所述光转换单元包括偏振分束旋转器；
6、所述偏振分束旋转器的输入端用于接收所述初始光信号；
7、所述偏振分束旋转器的第一输出端与所述第一光开关的输入端耦接；
8、所述偏振分束旋转器的第二输出端与所述第二光开关的输入端耦接；
9、其中，所述偏振分束旋转器的第一输出端输出所述第一光信号，所述偏振分束旋转器的第二输出端输出所述第二光信号。
10、在一些实施例中，所述偏振分束旋转器包括第一转换路径和第二转换路径；
11、所述偏振分束旋转器，用于在所述第一转换路径中，根据所述初始光信号中以横电波模式传播的部分得到所述第一光信号；以及在所述第二转换路径中，根据所述初始光信号中以横磁波模式传播的部分得到所述第二光信号；所述第一光信号和所述第二光信号均以横电波模式传播；
12、所述结构还包括可变光衰减器；所述可变光衰减器耦接在所述偏振分束旋转器的第一输出端和所述第一光开关的输入端之间。
13、在一些实施例中，所述第一光开关包括第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、第一热相移器和第二热相移器；其中：
14、所述第一多模干涉耦合器的输入端与所述偏振分束旋转器的第一输出端耦接，用于接收所述第一光信号；所述第一热相移器耦接在所述第一多模干涉耦合器的第一输出端和所述第二多模干涉耦合器的第一输入端之间；所述第二热相移器耦接在所述第一多模干涉耦合器的第二输出端和所述第二多模干涉耦合器的第二输入端之间；所述第二多模干涉耦合器的第一输出端耦接至所述第一测量基矢单元的第一输入端，用于输出所述第一中间光信号；所述第二多模干涉耦合器的第二输出端耦接至所述第二测量基矢单元的第一输入端，用于输出所述第二中间光信号；
15、所述第二光开关包括第三多模干涉耦合器、第四多模干涉耦合器、第三热相移器和第四热相移器；其中：
16、所述第三多模干涉耦合器的输入端与所述偏振分束旋转器的第二输出端耦接，用于接收所述第二光信号；所述第三热相移器耦接在所述第三多模干涉耦合器的第一输出端和所述第四多模干涉耦合器的第一输入端之间；所述第四热相移器耦接在所述第三多模干涉耦合器的第二输出端和所述第四多模干涉耦合器的第二输入端之间；所述第四多模干涉耦合器的第一输出端耦接至所述第一测量基矢单元的第二输入端，用于输出所述第三中间光信号；所述第四多模干涉耦合器的第二输出端耦接至所述第二测量基矢单元的第二输入端，用于输出所述第四中间光信号。
17、在一些实施例中，所述分光单元还包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一监测光探测器、第二监测光探测器、第三监测光探测器和第四监测光探测器；
18、所述第一耦合器的输入端与所述第二多模干涉耦合器的第一输出端耦接，所述第一耦合器的第一输出端与所述第一测量基矢单元的第一输入端耦接，所述第一耦合器的第二输出端与所述第一监测光探测器耦接；所述第一耦合器用于将所述第一中间光信号中的一部分耦合分配给所述第一测量基矢单元，并将另一部分耦合分配给所述第一监测光探测器；所述第二耦合器的输入端与所述第二多模干涉耦合器的第二输出端耦接，所述第二耦合器的第一输出端与所述第二测量基矢单元的第一输入端耦接，所述第二耦合器的第二输出端与所述第二监测光探测器耦接；所述第二耦合器用于将所述第二中间光信号中的一部分耦合分配给所述第二测量基矢单元，并将另一部分耦合分配给所述第二监测光探测器；其中，根据所述第一监测光探测器检测到的第一光强和所述第二监测光探测器检测到的第二光强确定所述第一中间光信号和所述第二中间光信号的实际强度比例；
19、所述第三耦合器的输入端与所述第四多模干涉耦合器的第一输出端耦接，所述第三耦合器的第一输出端与所述第一测量基矢单元的第二输入端耦接，所述第三耦合器的第二输出端与所述第三监测光探测器耦接；所述第三耦合器用于将所述第三中间光信号中的一部分耦合分配给所述第一测量基矢单元，并将另一部分耦合分配给所述第三监测光探测器；所述第四耦合器的输入端与所述第四多模干涉耦合器的第二输出端耦接，所述第四耦合器的第一输出端与所述第二测量基矢单元的第二输入端耦接，所述第四耦合器的第二输出端与所述第四监测光探测器耦接；所述第四耦合器用于将所述第四中间光信号中的一部分耦合分配给所述第二测量基矢单元，并将另一部分耦合分配给所述第四监测光探测器；其中，根据所述第三监测光探测器检测到的第三光强和所述第四监测光探测器检测到的第四光强确定所述第三中间光信号和所述第四中间光信号的实际强度比例。
20、在一些实施例中，所述第一中间光信号中被耦合分配给所述第一测量基矢单元的部分与被耦合分配给所述第一监测光探测器的部分的比例、所述第二中间光信号中被耦合分配给所述第二测量基矢单元的部分与被耦合分配给所述第二监测光探测器的部分的比例均为第一标定比例；
21、所述第三中间光信号中被耦合分配给所述第一测量基矢单元的部分与被耦合分配给所述第三监测光探测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种QKD偏振量子态解码光子集成结构，其特征在于，包括光转换单元、分光单元和测量基矢单元，所述分光单元包括第一光开关和第二光开关，所述测量基矢单元包括第一测量基矢单元和第二测量基矢单元；其中：
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述光转换单元包括偏振分束旋转器；
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述偏振分束旋转器包括第一转换路径和第二转换路径；
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述第一光开关包括第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、第一热相移器和第二热相移器；其中：
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述分光单元还包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一监测光探测器、第二监测光探测器、第三监测光探测器和第四监测光探测器；
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述第一中间光信号中被耦合分配给所述第一测量基矢单元的部分与被耦合分配给所述第一监测光探测器的部分的比例、所述第二中间光信号中被耦合分配给所述第二测量基矢单元的部分与被耦合分配给所述第二监测光探测器的部分
7.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述第一测量基矢单元包括第五多模干涉耦合器、第六多模干涉耦合器、第九热相移器和第十热相移器；所述第二测量基矢单元包括第七多模干涉耦合器、第八多模干涉耦合器、第十一热相移器和第十二热相移器；
8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于，所述第一测量基矢单元还包括第五热相移器和第六热相移器；所述第二测量基矢单元还包括第七热相移器和第八热相移器；
9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于，在所述结构中，各器件之间的连接均为波导连接。
10.根据权利要求9所述的结构，其特征在于，所述第二多模干涉耦合器的第一输出端至所述第五热相移器之间的波导长度、所述第二多模干涉耦合器的第二输出端至所述第七热相移器之间的波导长度、所述第四多模干涉耦合器的第一输出端至所述第六热相移器之间的波导长度、所述第四多模干涉耦合器的第二输出端至所述第八热相移器之间的波导长度均相等。
...【技术特征摘要】
1.一种qkd偏振量子态解码光子集成结构，其特征在于，包括光转换单元、分光单元和测量基矢单元，所述分光单元包括第一光开关和第二光开关，所述测量基矢单元包括第一测量基矢单元和第二测量基矢单元；其中：
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述光转换单元包括偏振分束旋转器；
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述偏振分束旋转器包括第一转换路径和第二转换路径；
4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述第一光开关包括第一多模干涉耦合器、第二多模干涉耦合器、第一热相移器和第二热相移器；其中：
5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于，所述分光单元还包括第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、第一监测光探测器、第二监测光探测器、第三监测光探测器和第四监测光探测器；
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述第一中间光信号中被耦合分配给所述第一测量基矢单元的部分与被耦合分配给所述第一监测光探测器的部分的比例、所述第二中间光信号中被耦合分配给所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：华昕，徐路，韩雁鑫，陈代高，肖希，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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