[发明专利]微光学集成的光发射模块及其应用

说明书

本发明公开了微光学集成的光发射模块及其应用，包括集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器；所述主、从激光器分别与耦合器的第一、第二端口连接，主、从激光器与耦合器之间通过微光学集成方式耦合通光。不仅解决了光发射单元体积庞大的缺点，同时也提高了光发射单元的可靠性，简化了系统的设计复杂度，同时也有利于降低成本。

技术领域

本发明属于量子保密通信领域，尤其涉及微光学集成的注入锁定激光器。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前信息加密通常采用的技术标准是20世纪70年代诞生的RSA算法，即利用大数的质因子分解难以计算来保证密钥的安全性，但这种安全性是基于攻击者计算能力有限得到的结果，无法从根本上保证信息的无条件安全。

量子密钥分发(QKD)是基于量子力学和密码学而产生的，它的安全性由量子力学基本原理—海森堡测不准原理和量子不可克隆定理保证，能够确保密钥分发和传输的安全性。使用QKD系统产生的安全密钥，结合“一次一密”的加密方法，可以实现无条件安全的保密通信。自1984年诞生以来，BB84协议作为目前量子密钥分发领域最为成熟和效率最高的协议，已经发展出基于光子的相位和偏振等基本性质的编码方案，如：相位编码，偏振编码，时间比特-相位编码等。

在这些方案的工程实践上，由于器件的性能的不完美，使得系统的缺陷被放大，最终影响数据信息的安全性。例如：对于偏振编码系统，光子偏振态对光纤扰动敏感，这直接影响系统误码率；同样对于相位编码和时间比特-相位编码系统，均需要采用基于等臂干涉仪原理的器件进行系统搭建，温度和应力等因素极易影响光脉冲的相位，从而影响等臂干涉仪的干涉效果，最终时间和相位基矢的稳定性和系统成码率变差。如果在以上系统中采用注入锁定技术的光源，不仅可以使得光脉冲单色性更好，从而提高偏振编码态的干涉性能，最终提高成码性能；而且可以提高Z基矢编码时的消光比，同时还可以提供相位关系稳定的X基矢中的两个连续脉冲，最终使得系统成码率和稳定性大幅提升，具体参见中国专利CN107317636A-一种用于量子通信系统的光源及编码装置。

发明人在研究中发现，在以上系统中，采用注入锁定技术的光源需要用到多个激光器，同时对于每个激光器需要单独设计相应的驱动电路，而且还需要用到环形器或者干涉仪这样复杂而且体积较大的器件，导致光发射单元体积庞大，且光纤器件性能易受环境振动、温度等因素的扰动，从而导致光发射单元的可靠性不高的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了微光学集成的注入锁定激光器，不仅解决了光发射单元体积庞大的缺点，同时也提高了光发射单元的可靠性，简化了系统的设计复杂度，同时也有利于降低成本。

本发明的第一个方面，为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种微光学集成的光发射模块，包括集成在一起的一个主、从激光器及一个耦合器；

所述主、从激光器分别与耦合器的第一、第二端口连接，主、从激光器与耦合器之间通过微光学集成方式耦合通光。

进一步的技术方案，所述主激光器的光从耦合器的第一端口进入，第二端口出来，最终注入从激光器中，同时还有一部分光从耦合器的第三端口引出，以检测主激光器的出口光强。

进一步的技术方案，所述主激光器的光注入从激光器后，当从激光器上电情况下，注入电流受激辐射出与注入光脉冲相位、波长一致的注入锁定光脉冲，注入锁定光脉冲从耦合器第二端口进入，从耦合器的第四端口输出。

进一步的技术方案，所述耦合器包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、旋光组件及光纤；