[发明专利]相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统

说明书

一种相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统，所述装置包括：光传输装置、相位调制器和反射装置，光传输装置包括第一、第二和第三端口，第一端口接收一路输入光脉冲，第二端口将输入光脉冲通过第一保偏传输光路传输至反射装置并接收传输回的光脉冲，然后传输至第三端口输出；反射装置中的偏振分束器具有第一、第二、第三和第四端口，第一端口耦合至第一保偏传输光路，第二和第四端口经第二保偏传输光路彼此光耦合，第三端口通过第三保偏传输光路耦合至四分之一波片反射镜；相位调制器设置在第二或第三保偏传输光路上，以对偏振分束器分束产生的两路光脉冲之一进行相位调制，或进行不同的相位调制。由此通过相位调制更快地调制光脉冲偏振态。

技术领域

本发明涉及光传输保密通信技术领域，尤其涉及一种相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统。

背景技术

量子保密通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域。基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信可在公开信道实现信息的安全传输。量子密钥分发基于量子力学海森堡不确定关系、量子不可克隆定理等物理原理，能够实现在用户之间安全地共享密钥，并可以检测到潜在的窃听行为，可应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。

偏振编码量子密钥分发采用两组正交偏振态进行编码，随着技术发展和应用需求，高速量子密钥分发成为一个趋势，对偏振编码而言需要随机高速产生四种偏振态的光脉冲。常规地采用多个激光器、每个激光器产生一种偏振态的方案，但因多个激光器存在的不一致性，如中心波长不一致，会导致密钥分发的安全性遭到威胁。通过单个激光器实现光脉冲偏振态的高速稳定调制是偏振编码量子密钥分发应用的重要问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种相位调制偏振编解码装置和基于该装置的量子密钥分发系统，以解决偏振编码量子密钥分发系统中采用单个激光器实现高速稳定调制光脉冲偏振态的难题。

本发明提供至少以下技术方案：

1.一种相位调制偏振编解码装置，包括：光传输装置、相位调制器、反射装置、以及与所述光传输装置和所述反射装置光耦合的第一保偏传输光路，其中，

所述光传输装置包括第一端口、第二端口和第三端口，所述光传输装置的第一端口被设置用于接收一路输入光脉冲，所述光传输装置的第二端口被设置用于将所接收的输入光脉冲通过所述第一保偏传输光路传输至所述反射装置，所述光传输装置的第二端口进一步用于接收经所述第一保偏传输光路传输回的光脉冲，所述光传输装置将传输回到所述光传输装置的第二端口的光脉冲传输至所述光传输装置的第三端口输出；

所述反射装置为偏振正交旋转反射装置，所述反射装置包括偏振分束器和四分之一波片反射镜，所述偏振分束器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述偏振分束器的第一端口耦合至所述第一保偏传输光路，所述偏振分束器的第二端口和第四端口经第二保偏传输光路彼此光耦合；所述偏振分束器的第三端口通过第三保偏传输光路耦合至所述四分之一波片反射镜，所述四分之一波片反射镜由四分之一波片与反射镜一体地形成；

所述相位调制器设置在所述第二保偏传输光路或者设置在所述第三保偏传输光路上，所述相位调制器被设置用于仅对所述偏振分束器分束产生的两路光脉冲之一进行相位调制，或对所述偏振分束器分束产生的两路光脉冲进行不同的相位调制。

2.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其中，所述光传输装置为光环形器或光耦合器。

3.根据方案1所述的相位调制偏振编解码装置，其中，所述第一保偏传输光路为第一保偏光纤、所述第二保偏传输光路为第二保偏光纤、和/或所述第三保偏传输光路为第三保偏光纤。

4.根据方案1至3中任一项所述的相位调制偏振编解码装置，其中，所述光传输装置为保偏器件，所述光传输装置的第一端口、第二端口和第三端口为自由空间端口或保偏光纤端口。