[发明专利]相位调制装置、发送装置、接收装置以及相位调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及相位调制装置、发送装置、接收装置以及相位调制方法。本发明特别涉及高速相位调制装置。

背景技术

以往，存在在作为具有时间差的2个光脉冲的信号光脉冲与参照光脉冲之间的相位差中载置信息的相位调制方式。采用了该相位调制方式的相位调制装置用于量子密码通信。如果对输入到相位调制装置中设置的相位调制器的光脉冲施加电脉冲，则对该光脉冲实施相位调制(参照图9)。

在所述以往的相位调制装置中，如专利文献1的发送侧装置的结构那样，仅对信号光脉冲施加用于实施相位调制的电脉冲，参照光脉冲不被实施相位调制而透过相位调制器(参照图10)。或者，如专利文献1的接收侧装置的结构那样，信号光脉冲不被实施相位调制而透过相位调制器，仅对参照光脉冲施加用于实施相位调制的电脉冲。

专利文献1：日本特开2007-251678号公报

发明内容

在如以往技术那样，通过仅对信号光脉冲和参照光脉冲中的某一方施加电脉冲来进行相位调制，对另一方的光脉冲不施加电脉冲而不进行相位调制的结构中，产生以下那样的课题。

电脉冲的脉冲宽度窄至几ns(纳秒)，所以如果驱动频率是直至几十MHz(兆赫兹)的慢的频率，则占空比非常小。另外，占空比是指，脉冲宽度相对脉冲周期的比率。如果占空比非常小，则与伴随数据信号的值(即，在信号光脉冲与参照光脉冲之间的相位差中载置的信息)的变化的电脉冲的信号值的变化(即，电脉冲的有无)无关地，电脉冲的DC(直流)基底不变动。另一方面，如果驱动频率成为100MHz以上的高速，则占空比变大，所以DC基底追随电脉冲的信号值的变化而变动。其结果，对不应实施相位调制的另一方的光脉冲也施加DC基底的变动量的相位调制。该未预期的相位调制相当于产生针对信号光脉冲与参照光脉冲之间的相位差的噪声分量，所以导致干涉清晰度降低、甚至通信差错增加。

图11示出针对电脉冲的信号值的变化与DC基底的变动的关系进行了仿真的结果。

在该仿真中，使用脉冲发生器，生成了重复速度为20MHz、脉冲宽度为10ns、波高为0.5V的输入信号。然后，通过操作输入信号的模式，针对脉冲间隔为(a)50ns、(b)100ns、(c)150ns、(d)200ns这4种信号波进行了仿真。例如，如果将模式设成11111111...，则制作(a)的信号波。另外，如果将模式设成00010001...，则制作(d)的信号波。在将(a)～(d)的信号波输入到宽频带放大器(使用SHF100AP)时，得到图11所示那样的输出信号。各个输出信号的DC基底成为(a)-710mV(毫伏)、(b)-330mV、(c)-250mV、(d)-170mV。根据其结果可知，如果脉冲间隔越窄，即占空比越大，DC基底越降低。另外，在该仿真中频率成为20MHz、脉冲宽度成为10ns，但在频率是100MHz以上、脉冲宽度是几ns的情况下也引起同样的现象。

这样，在以往技术中，追随电脉冲的信号值的变化而引起未预期的DC基底的变动。因此，在嵌入了以往的相位调制装置的量子密码通信装置中，仅能够进行包含噪声的低质量的通信。

本发明的目的在于提供一种相位调制装置，例如，在2连光脉冲的高速相位调制时，实现高精度的相位调制。

本发明的一个方式提供一种相位调制装置，其特征在于，具备：

光脉冲输出部，输入光脉冲，从所输入的光脉冲生成第1光脉冲和以规定的时间差追随所述第1光脉冲的第2光脉冲并对其进行输出；以及

相位调制部，输入具有规定的电压的第1电脉冲，根据所输入的第1电脉冲的电压对从所述光脉冲输出部输出的第1光脉冲进行相位调制，并且输入相对所述第1电脉冲具有规定的电位差的第2电脉冲，根据所输入的第2电脉冲的电压对从所述光脉冲输出部输出的第2光脉冲进行相位调制。

所述第1电脉冲和所述第2电脉冲具有相反的极性。

所述相位调制装置还具备电脉冲输出部，该电脉冲输出部输入电脉冲，与从所述光脉冲输出部输出所述第1光脉冲的定时对应地，将所输入的电脉冲作为所述第1电脉冲而输出，并且使所输入的电脉冲的极性反转，以与所述规定的时间差对应的时间差，将所述极性被反转了的电脉冲作为所述第2电脉冲而输出，

所述相位调制部将从所述电脉冲输出部输出的第1电脉冲施加到从所述光脉冲输出部输出的第1光脉冲而对该第1光脉冲进行相位调制，将从所述电脉冲输出部输出的第2电脉冲施加到从所述光脉冲输出部输出的第2光脉冲而对该第2光脉冲进行相位调制。

所述第1电脉冲和所述第2电脉冲是矩形波。