【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子通信，具体涉及一种用于时间相位编码的芯片结构及qkd系统的发送端。
技术介绍
1、量子密钥分发(quantum key distribution，简称qkd)系统是目前使用最为广泛的一种量子保密通信设备，能够在存在窃听的条件下安全协商密钥以保证通信的安全性。qkd系统基于光子携带的量子态信息来编码，其中，最为常见的编码方式有相位编码、偏振编码以及时间相位编码。当前的基于时间相位编码的qkd系统主要存在以下缺陷：
2、（1）既需要调制相位调制器驱动的电压幅度，又需要调制相位调制器的驱动电压延迟，系统的复杂度高、控制难度大、运行效率低；
3、（2）需要采用两个测试口监测不等臂干涉仪长臂及短臂输出的脉冲光强度，很难避免因两个测试口的光纤耦合产生的误差，准确率较低；
4、（3）采用mems可调光衰减器将编码后的脉冲光调制成单光子，由于mems可调光衰减器会随环境温度的变化导致性能的不稳定，需要在接收端对编码后的脉冲光的强度进行监测，系统的复杂度高、控制难度大、运行效率低。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种用于时间相位编码的芯片结构及qkd系统的发送端，用以至少部分地解决现有技术存在的缺陷。
2、为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的用于时间相位编码的芯片结构及qkd系统的发送端采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术实施例提供的用于时间相位编码的芯片结构包括：
4、激光器，用于制备并
5、第一等臂干涉仪，包括第一光纤耦合器mmi1、第一热光调制器tom1、第一相位调制器cdm1及第一光纤耦合器mmi2，其中，所述第一等臂干涉仪用于基于所述第一脉冲光，产生可用于时间编码的第二脉冲光，所述第二脉冲光包括多组具有第一固定相位差的两个脉冲光。
6、不等臂干涉仪，包括第二等臂干涉仪、第二相位调制器cdm2及第三光纤耦合器mmi3，其中，所述不等臂干涉仪用于基于所述第一脉冲光，产生可用于相位编码的第三脉冲光，所述第三脉冲光信号包括多组具有第二固定相位差的连续的两个脉冲光。
7、所述第一等臂干涉仪的输出端与所述不等臂干涉仪的输入端光连接。
8、所述激光器的输出端与所述第一等臂干涉仪的输入端光连接。
9、在一些示例中，所述第一光纤耦合器mmi1的第一输出端与所述第一热光调制器tom1的输入端光连接，所述第一光纤耦合器mmi1的第二输出端与所述第一相位调制器cdm1的输入端光连接。所述第一热光调制器tom1的输出端与所述第一光纤耦合器mmi2的第一输入端光连接，所述第一相位调制器cdm1的输出端与所述第一光纤耦合器mmi2的第二输入端光连接。
10、在一些示例中，所述第一光纤耦合器mmi2的第一输出端与所述不等臂干涉仪的长臂光连接，所述第一光纤耦合器mmi2的第一输出端与所述第二相位调制器cdm2的输入端光连接。所述第二相位调制器cdm2的输出端与所述第二热光调制器tom2的输入端光连接。所述第二热光调制器tom2的输出端与所述第三光纤耦合器mmi3的第一输入端光连接。所述不等臂干涉仪的长臂与所述第三光纤耦合器mmi3的第二输入端光连接。
11、在一些示例中，所述激光器、第一等臂干涉仪及不等臂干涉仪采用混合集成光波导工艺制作于铌酸锂薄膜上。
12、第二方面，本专利技术实施例提供的qkd系统的发送端包括第一sagnac干涉仪、第二sagnac干涉仪、第一方面公开的用于时间相位编码的芯片结构，其中，所述用于时间相位编码的芯片结构的输出端与所述第一sagnac干涉仪的输入端光连接，所述第一sagnac干涉仪的输出端与所述第二sagnac干涉仪的输入端光连接。
13、在一些示例中，所述第一sagnac干涉仪包括第三相位调制器cdm3及第四光纤耦合器mmi4。
14、在一些示例中，所述第二sagnac干涉仪包括第四相位调制器cdm4及第五光纤耦合器mmi5。
15、在一些示例中，所述第四光纤耦合器mmi4的第一输入端与所述第三光纤耦合器mmi3的第二输出端光连接，所述第四光纤耦合器mmi4的第一输出端及第二输出端分别与第三相位调制器cdm3光连接，所述第四光纤耦合器mmi4的第一输出端输出的脉冲光与第二输出端输出的脉冲光输入所述第三相位调制器cdm3的延时差为激光器的脉冲周期t。
16、在一些示例中，所述第四光纤耦合器mmi4第二输入端口与所述第五光纤耦合器mmi5的第一输入端口光连接，第五光纤耦合器mmi5的第一输出端及第二输出端分别与所述第四相位调制器cdm4光连接，所述第四相位调制器cdm4到所述第五光纤耦合器mmi5的第一输出端及第二输出端的光程的延时差为所述激光器的脉冲周期t。
17、在一些示例中，所述第一sagnac干涉仪、所述第二sagnac干涉仪及所述用于时间相位编码的芯片结构采用混合集成光波导工艺制作于铌酸锂薄膜上。
18、本专利技术实施例提供的用于时间相位编码的芯片结构及qkd系统的发送端具有以下有益效果：
19、（1）通过将第一等臂干涉仪的输出端与不等臂干涉仪的输入端光连接，仅需要调制第一相位调制器cdm1的驱动电压的幅度，即可得到可用于时间编码的第二脉冲光，无需调制第一相位调制器cdm1的驱动电压的延时，降低了控制的复杂度，提高了运行效率；
20、（2）通过一个测试端口即可探测不等臂干涉仪长臂和短臂的光强以维持不等臂干涉仪两个臂光强的平衡，在接收端产生干涉时的干涉效果较好，有利于提高成码率，无需采用两个测试口进行探测，避免了采用两个测试口探测时因光纤耦合带来的误差，提高了准确率；
21、（3）采用第二sagnac干涉仪将编码后的脉冲光的调制成单光子，避免了因采用mems可调光衰减器会随环境温度的变化导致性能的不稳定，导致需要在接收端在接收端再次监测编码后的脉冲光的强度，降低了qkd系统的复杂度及控制难度，有利于qkd系统的集成化。
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1.一种用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于：
5.一种QKD系统的发送端，其特征在于，包括第一sagnac干涉仪、第二sagnac干涉仪及权利要求1-4中任一项所述的用于时间相位编码的芯片结构，其中，所述用于时间相位编码的芯片结构的输出端与所述第一sagnac干涉仪的输入端光连接，所述第一sagnac干涉仪的输出端与所述第二sagnac干涉仪的输入端光连接。
6.根据权利要求5所述的QKD系统的发送端，其特征在于，所述第一sagnac干涉仪包括第三相位调制器CDM3及第四光纤耦合器MMI4。
7.根据权利要求5所述的QKD系统的发送端，其特征在于，所述第二sagnac干涉仪包括第四相位调制器CDM4及第五光纤耦合器MMI5。
8.根据权利要求6所述的QKD系统的发送端，其特征在于，所述第四光纤
9.根据权利要求7所述的QKD系统的发送端，其特征在于，所述第四光纤耦合器MMI4第二输入端口与所述第五光纤耦合器MMI5的第一输入端口光连接，第五光纤耦合器MMI5的第一输出端及第二输出端分别与所述第四相位调制器CDM4光连接，所述第四相位调制器CDM4到所述第五光纤耦合器MMI5的第一输出端及第二输出端的光程的延时差为所述激光器的脉冲周期T。
10.根据权利要求5所述的QKD系统的发送端，其特征在于，所述第一sagnac干涉仪、所述第二sagnac干涉仪及所述用于时间相位编码的芯片结构采用混合集成光波导工艺制作于铌酸锂薄膜上。
...【技术特征摘要】
1.一种用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的用于时间相位编码的芯片结构，其特征在于：
5.一种qkd系统的发送端，其特征在于，包括第一sagnac干涉仪、第二sagnac干涉仪及权利要求1-4中任一项所述的用于时间相位编码的芯片结构，其中，所述用于时间相位编码的芯片结构的输出端与所述第一sagnac干涉仪的输入端光连接，所述第一sagnac干涉仪的输出端与所述第二sagnac干涉仪的输入端光连接。
6.根据权利要求5所述的qkd系统的发送端，其特征在于，所述第一sagnac干涉仪包括第三相位调制器cdm3及第四光纤耦合器mmi4。
7.根据权利要求5所述的qkd系统的发送端，其特征在于，所述第二sagnac干涉仪包括第四相位调制器cdm4及第五光纤耦合器mmi5。
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【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，王其兵，陈柳平，李杨，
申请(专利权)人：国开启科量子技术安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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