[发明专利]基于相位调制偏振态编码QKD系统的两端偏振态初始化方法

权利要求书

1.一种基于相位调制偏振态编码QKD系统的两端偏振态初始化方法，包括相位调制偏振态编码QKD系统，所述相位调制偏振态编码QKD系统包括发射端、接收端和上位机，所述发射端通过光纤信道和接收端连接，所述发射端和接收端均与上位机电连接；所述发射端包括激光器、第一偏振控制器、第一环形器、第一偏振分束器、第一相位调制器、衰减器和第一控制电路，所述接收端包括第二偏振控制器、第二环形器、第二偏振分束器、第二相位调制器、第三偏振控制器、第三偏振分束器、第一单光子探测器、第二单光子探测器和第二控制电路；

其特征在于：

所述上位机与第一控制电路电连接，所述第一控制电路分别与激光器、第一偏振控制器和第一相位调制器电连接，所述第一偏振分束器和第一相位调制器通过两条保偏光纤连接从而构成发射端sagnac环；所述激光器用于产生脉冲光，所述第一偏振控制器用于改变光的偏振态并将光入射到第一环形器，所述第一偏振分束器用于将第一环形器入射的偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光， 所述第一相位调制器用于调制顺时针或逆时针方向上的偏振光的相位，所述第一偏振分束器用于将来自第一相位调制器的水平偏振光和垂直偏振光汇合并通过第一环形器出射到衰减器，衰减器用于是衰减光强并将其发出的光通过光纤信道传输到接收端；其中发射端sagnac环内的两条保偏光纤长度不同，短的保偏光纤传输的脉冲光用于被第一相位调制器调上相应的相位，长的保偏光纤传输的脉冲光始终加上的是固定相位；

所述上位机与第二控制电路电连接，所述第二控制电路分别与第二偏振控制器、第三偏振控制器、第二相位调制器、第一单光子探测器和第二单光子探测器电连接，所述第二偏振分束器和第二相位调制器通过两条保偏光纤连接从而构成接收端sagnac环；所述第二偏振控制器用于改变光的偏振态并将光入射到第二环形器，所述第二偏振分束器用于将第二环形器入射的偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，所述第二相位调制器用于调制顺时针或逆时针方向上的偏振光的相位，所述第二偏振分束器用于将来自第二相位调制器的水平偏振光和垂直偏振光汇合并通过第二环形器出射到第三偏振控制器，第三偏振控制器用于改变光的偏振态并将光入射到第三偏振分束器，第三偏振分束器用于将入射的偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，所述第一单光子探测器用于探测水平偏振态的偏振光，第二单光子探测器用于探测垂直偏振态的偏振光；其中接收端sagnac环内的两条保偏光纤长度不同，短的保偏光纤传输的脉冲光用于被第二相位调制器调上相应的相位，长的保偏光纤传输的脉冲光始终加上的是固定相位；

具体包括以下步骤：

步骤1：将第二相位调制器的电压固定为0，上位机通过第一控制电路对第一相位调制器发出控制指令，第一相位调制器的电压从最小值到最大值循环遍历，即第一相位调制器的相位从0至2π循环遍历，同时，上位机通过第一控制电路对第一偏振控制器发出控制指令从而使第一偏振控制器不断改变光的偏振态，当第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值均始终保持不变时，第一偏振控制器停止改变光的偏振态；

步骤2：将第一相位调制器的电压固定为0，上位机通过第二控制电路对第二相位调制器发出控制指令，第二相位调制器的电压从最小值到最大值循环遍历，即第二相位调制器的相位从0至2π循环遍历，同时，上位机通过第二控制电路对第二偏振控制器发出控制指令从而使第二偏振控制器不断改变光的偏振态，当第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值均始终保持不变时，第二偏振控制器停止改变光的偏振态；

步骤3：将第一相位调制器的电压和第二相位调制器的电压均固定为0，上位机通过第二控制电路对第三偏振控制器发出控制指令从而使第三偏振控制器不断改变光的偏振态，当第一单光子探测器的计数值达到最小值时，第二单光子探测器的计数值达到最大值时，第三偏振控制器停止改变光的偏振态；

步骤4: 上位机再次通过第一控制电路对第一偏振控制器发出控制指令从而使第一偏振控制器不断改变光的偏振态，当第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值相等时，第一偏振控制器停止改变光的偏振态；

步骤5：上位机再次通过第二控制电路对第三偏振控制器发出控制指令从而使第三偏振控制器不断改变光的偏振态，当第一单光子探测器的计数值达到最小值时，第二单光子探测器的计数值达到最大值时，第三偏振控制器停止改变光的偏振态，相位调制偏振态编码QKD系统的接收端和发射端的偏振态初始化完成。