[实用新型]一种基于相位编码的量子密钥分发系统

说明书

一种基于相位编码的量子密钥分发系统，包括窄脉冲、窄线宽激光器DFB、发射端四态相位调制器MIOC、F1段保偏光纤及其连接的延迟线FDC1、F2段保偏光纤尾纤、发射端偏振分束器PBS1、发射端1/4波片WP1以及单光子控制可调谐衰减器ATT、接收端1/4波片WP2、接收端偏振分束器PBS2、F3段保偏光纤连接延迟线FDC2、F4段保偏光纤尾纤、定向耦合相位调制器DCPM以及第一接收单光子计数器SPCM1、第二接收单光子计数器SPCM2。与现有技术相比，本实用新型的的干涉仪使用Y波导，在发射端干涉环两臂均进行随机2相位调制，可用数字信号作为调相电压，因此可使系统适应高速重复频率。干涉仪无需独立的相位调制器，采用波导可提高干涉仪的集成化和小型化程度。

技术领域

本实用新型涉及光传输安全通信技术领域，特别涉及一种基于相位编码的量子密钥分发系统。

背景技术

量子密钥分发可以为远距离的通信双方提供无条件安全的密钥分发，其信息理论安全性由量子力学的基本原理来保障。然而目前QKD系统的密钥产生速率较低，无法满足现有传统光纤通信的加密需求。常规的相位编码方案为不等臂马赫-增德尔干涉仪方案。在该方案中，发射端光脉冲经过不等臂干涉仪之后分成前后两个子脉冲，到达接收端后又经过一个相同的干涉仪进一步变成四个脉冲，不考虑器件损耗的情况下，每个脉冲的光功率为总光功率的1/4。其中两个脉冲经过的光程相同（走“长臂+短臂”和“短臂+长臂”的路径），会在收端干涉仪第二个分束器进行干涉，另外两个脉冲分别走“长臂+长臂”和“短臂+短臂”的路径不参与干涉而被舍弃。因此干涉峰的光功率为总光功率的1/2，即该方案的光能量利用率为1/2，而最终的安全密钥率与其成正比。另外，常规的干涉仪都是通过光纤分束器、相位调制器等分立器件经过光纤熔接而成，制作复杂、体积大，并且单个相位调制需要4种调相电压，对调制电路要求较高，限制调制速率。

实用新型内容

针对现有技术存在以上缺陷，本实用新型提供一种基于相位编码的量子密钥分发系统如下：

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于相位编码的量子密钥分发系统，包括通过F5段光纤信道相互连接的发射端与接收端，所述发射端包括窄脉冲、窄线宽激光器DFB、发射端四态相位调制器MIOC、F1段保偏光纤及其连接的延迟线FDC1、F2段保偏光纤尾纤、发射端偏振分束器PBS1、发射端1/4波片WP1以及单光子控制可调谐衰减器ATT，所述窄脉冲、窄线宽激光器DFB连接发射端四态相位调制器MIOC，所述发射端四态相位调制器MIOC的两个输出端分别连接F1段保偏光纤及其连接的延迟线FDC1、F2段保偏光纤尾纤，所述F1段保偏光纤及其连接的延迟线FDC1、F2段保偏光纤尾纤分别连接发射端偏振分束器PBS1，所述发射端偏振分束器PBS1依次连接发射端1/4波片WP1以及单光子控制可调谐衰减器ATT，

所述接收端包括接收端1/4波片WP2、接收端偏振分束器PBS2、F3段保偏光纤连接延迟线FDC2、 F4段保偏光纤尾纤、定向耦合相位调制器DCPM以及第一接收单光子计数器SPCM1、第二接收单光子计数器SPCM2，所述接收端1/4波片WP2连接接收端偏振分束器PBS2，所述接收端偏振分束器PBS2的两个输出端分别连接F3段保偏光纤连接延迟线FDC2、 F4段保偏光纤尾纤，所述F3段保偏光纤连接延迟线FDC2、 F4段保偏光纤尾纤分别连接定向耦合相位调制器DCPM的两个输入端，所述定向耦合相位调制器DCPM的两个输出端分别连接第一接收单光子计数器SPCM1、第二接收单光子计数器SPCM2。

优选地，所述发射端四态相位调制器MIOC由铌酸锂晶体Y形分支波导构成，Y形波导中两路分别加有电极，中间的两个电极接地并形成两个相位调制器，通过对电极加电压可以分别对上下两个脉冲进行随机相位调制，其中上路调制相位，下路调制相位。