[發(fā)明專利]一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的編碼調(diào)制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110245913.6
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102957533A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉洋;陳騰云
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽量子通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 吳娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子通信領(lǐng)域，尤其是一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的編碼調(diào)制裝置。?

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背景技術(shù)

量子密鑰分發(fā)（Quantum?Key?Distribution）通過操縱和傳送量子比特（Qubit）的方法，可在兩地之間分發(fā)任意長度的一串相同的隨機數(shù)，即密鑰，可以使用該隨機數(shù)對需要傳輸?shù)男畔⑦M行加密。基于偏振編碼的BB84方案是一種簡便的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)編碼方案，最早這種方案由Bennett等人實現(xiàn)的。采用偏振編碼的量子密鑰分發(fā)方案適用于光纖量子密鑰分發(fā)和自由空間量子密鑰分發(fā)等多種場合，通過配合信道反饋及量子密鑰分發(fā)的接收和后處理，最終可以獲得安全的密鑰。

原始的BB84偏振量子態(tài)產(chǎn)生方案需要對所有4個偏振狀態(tài)進行偏振調(diào)節(jié)，然后通過耦合器BS合束至同一路出口。這個調(diào)節(jié)過程在實用化系統(tǒng)中是很麻煩的，并且搬運、放置等機械振動對已經(jīng)調(diào)節(jié)好的偏振狀態(tài)會產(chǎn)生影響，不適合實際使用。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于使用、穩(wěn)定性強的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的編碼調(diào)制裝置。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的編碼調(diào)制裝置，包括用于發(fā)出慢軸光的四個保偏激光器，四個保偏激光器通過保偏偏振耦合器與用于輸出相互非正交偏振態(tài)的旋轉(zhuǎn)耦合器相連。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明使用了四個保偏激光器，選擇其中某一路發(fā)出光脈沖，通過之后的保偏偏振耦合器與其相正交的一路信號進行合束，之后通過旋轉(zhuǎn)耦合器與非正交的兩路進行合束，從而獲得四種非正交的偏振狀態(tài)，其中某一路保偏激光器發(fā)光的時候，在耦合出口輸出四種偏振狀態(tài)中的某一種。本發(fā)明無需額外調(diào)節(jié)偏振，可以避免手動調(diào)節(jié)造成的不準確性及后期機械變化引起的錯誤；利用本發(fā)明，可以進行準確、簡便的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)搭建，并且可以提高系統(tǒng)長期運行的穩(wěn)定性。

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附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路框圖；

圖2是本發(fā)明中45度旋轉(zhuǎn)耦合器的工作原理圖。

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具體實施方式

一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的編碼調(diào)制裝置，包括用于發(fā)出慢軸光的四個保偏激光器，四個保偏激光器通過保偏偏振耦合器與用于輸出相互非正交偏振態(tài)的旋轉(zhuǎn)耦合器相連，如圖1所示。所述的旋轉(zhuǎn)耦合器為45度旋轉(zhuǎn)耦合器7，所述的45度旋轉(zhuǎn)耦合器7采用兩路保偏光纖輸入，一路單模光纖輸出。

如圖1所示，所述的四個保偏激光器為第一、二、三、四保偏激光器1、2、3、4，所述的保偏偏振耦合器由第一、二保偏偏振耦合器5、6組成，第一、二保偏激光器1、2的輸出端與第一保偏偏振耦合器5的輸入端相連，第三、四保偏激光器3、4的輸出端與第二保偏偏振耦合器6的輸入端相連，第一、二保偏偏振耦合器5、6的輸出端與旋轉(zhuǎn)耦合器的輸入端相連。

如圖1所示，所述的第一、二保偏激光器1、2的輸出端通過保偏光纖與第一保偏偏振耦合器5的輸入端相連，第三、四保偏激光器3、4的輸出端通過保偏光纖與第二保偏偏振耦合器6的輸入端相連，所述的第一、二保偏偏振耦合器5、6的輸出端通過保偏光纖與旋轉(zhuǎn)耦合器的輸入端相連。

以下結(jié)合圖1、2對本發(fā)明作進一步的說明。

本發(fā)明采用第一、二、三、四保偏激光器1、2、3、4作為信號源，?發(fā)出方向一致的慢軸光，為了最終調(diào)制輸出0°、90°、45°和135°四種偏振方向的偏振狀態(tài)，首先將其劃分為兩組，即第一、二保偏激光器1、2作為一組，第三、四保偏激光器3、4作為另一組。

第一、二、三、四保偏激光器1、2、3、4輸出的偏振狀態(tài)均為慢軸激光，第一、二保偏激光器1、2發(fā)出的慢軸光經(jīng)過第一保偏偏振耦合器5時，第一保偏偏振耦合器5將第一、二保偏激光器1、2輸出的兩個慢軸激光合束為保偏光纖中的慢軸和快軸激光，且慢軸激光和快軸激光為兩個相互正交的方向，若定義第一保偏偏振耦合器5輸出的慢軸激光為0°方向，則與其相正交的快軸激光為90°方向。

同理，第三、四保偏激光器3、4發(fā)出的慢軸光激光第二保偏偏振耦合器6時，第二保偏偏振耦合器6將第三、四保偏激光器3、4輸出的兩個慢軸激光合束為保偏光纖中的慢軸和快軸激光，且慢軸激光和快軸激光為兩個相互正交的方向，若定義第二保偏偏振耦合器6輸出的慢軸激光為0°方向，則與其相正交的快軸激光為90°方向。最終，得到兩組激光脈沖輸入至45度旋轉(zhuǎn)耦合器7，且每組中均包含相互正交偏振方向的慢軸激光和快軸激光。