[发明专利]相位调制编解码器、装置以及量子密钥分发系统

说明书

本申请涉及一种相位调制编解码器、装置以及量子密钥分发系统，相位调制编解码器包括第一传输光路和萨尼亚克环‑相位调制器，萨尼亚克环‑相位调制器包括第一偏振分束旋转器设置有第一输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，第一传输光路与第一输入端口连接；第二传输光路与第一输出端口连接且与第二输出端口连接；第一相位调制器与第二传输光路连接；第二相位调制器与第二传输光路连接且与第一相位调制器对称设置；第一偏振分束旋转器、第二传输光路、第一相位调制器以及第二相位调制器呈环状设置。该相位调制编解码器能够在保持编解码器件或量子密钥分发系统抗干扰的同时，实现编解码器件或量子密钥分发系统对相位的高速调制。

技术领域

本申请涉及光传输保密通信技术领域，尤其涉及一种相位调制编解码器、装置以及量子密钥分发系统。

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(QKD)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，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。尽管QKD已经经历了从简单的理论证明到长期严格的实验验证的全面发展，然而QKD技术仍然没有的到广泛的应用，现存量子保密通信网络仍存在一些缺点(1)速率较低、(2)稳定性有待提高、(3)体积大重量大。

光电子集成技术的发展为量子通讯器件融入诸多优势，例如实现更复杂、更可靠以及更具有扩展性的量子器件。尤其是硅光子学将成为未来量子光学技术的引领平台，实现量子器件的小型化、低制造成本以及可与现有的CMOS工艺兼容。然而在量子态高速调制方面，现有的基于标准硅光子平台的有效技术却受到了限制。在标准硅光子制造中因为硅本身不具备电光非线性效应，许多硅基量子光学试验中利用较慢速的热光相位调制器实现高保真度态的制备，而当前的量子保密通信的发展已经超越GHz的调制速率，这是热光调制所无法满足的。虽然载流子注入或者载流子耗散(CDMs)调制器具备高速调制的能力，但是却存在相位相关的损耗和调制饱和问题。而损耗和相位的调制深度，在量子保密通信具体应用的量子态制备中是有严格限制的。例如CDMs的损耗与调制相位的大小相关，并且存在相位调制饱和的问题，这些特性降低了CDMs在应用中的保真度。

因此如何稳定高效地实现相位调制是基于相位编解码量子保密通信应用的热点和难题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种相位调制编解码器、装置以及量子密钥分发系统，该相位调制编解码器能够在保持编解码器件或量子密钥分发系统抗干扰的同时，实现编解码器件或量子密钥分发系统对相位的高速调制。

为此，第一方面，本申请实施例提供了一种相位调制编解码器，包括相互连接的第一传输光路和萨尼亚克环-相位调制器，萨尼亚克环-相位调制器包括第一偏振分束旋转器，设置有第一输入端口、第一输出端口以及第二输出端口，所述第一传输光路与所述第一输入端口连接；第二传输光路，一端与所述第一输出端口连接且另一端与所述第二输出端口连接；第一相位调制器，与所述第二传输光路连接；第二相位调制器，与所述第二传输光路连接，且与所述第一相位调制器对称设置；所述第一偏振分束旋转器、所述第二传输光路、所述第一相位调制器以及所述第二相位调制器呈环状设置。

在一种可能的实现方式中，所述第一传输光路和所述第二传输光路均为偏振保持传输光路；所述第一传输光路的快轴或慢轴与所述第一输入端口的极化方向成45度；所述第二传输光路的偏振方向与所述第一输出端口和所述第二输出端口的极化方向一致。

第二方面，本申请实施例提供了一种相位调制编解码装置，包括保偏分束器、编解码装置短臂和编解码装置长臂；所述编解码装置短臂与所述保偏分束器连接，所述编解码装置长臂与所述保偏分束器连接。

在一种可能的实现方式中，所述编解码装置长臂包括上述任一项所述的相位调节编解码器，所述相位调节编解码器的第一传输光路与所述保偏分束器连接。