[發(fā)明專利]編碼裝置、光反射器及基于其的量子密鑰分發(fā)設(shè)備及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610856277.3
• 申請日: 2016-09-27
• 公開（公告）號: CN107872314B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁文燁;蘇長征;肖新華;方志方
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種編碼裝置，包括：偏振分束旋轉(zhuǎn)器PSR，用于接收輸入信號光，將輸入信號光分成偏振模式相同的兩部分，分別發(fā)送給偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和調(diào)制器；偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，與PSR和調(diào)制器相連，具有從一端進(jìn)入的光信號偏振方向旋轉(zhuǎn)180度，從另一端進(jìn)入的光信號偏振方向不變的功能；調(diào)制器，用于對輸入到調(diào)制器的光進(jìn)行調(diào)制；PSR，還用于接收偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和調(diào)制器發(fā)送的信號光，將兩個(gè)信號光進(jìn)行合束，得到輸出信號光，將輸出信號光發(fā)送出去。本發(fā)明實(shí)施例可以支持高速調(diào)制器，滿足高速通信的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，特別涉及一種編碼裝置及基于該編碼裝置的量子密鑰分發(fā)QKD設(shè)備及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

量子通信是在經(jīng)典信息論和量子力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的通信技術(shù)，現(xiàn)在實(shí)用化的量子通信技術(shù)主要是指量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution， QKD)。其中，密鑰的安全性依賴于量子力學(xué)基本原理，例如測量塌縮理論，不可克隆和測不準(zhǔn)原理，因此，利用QKD系統(tǒng)分配給通信雙方的密鑰在理論上已經(jīng)被證明是安全的，QKD在軍事、國防、信息安全等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有的QKD系統(tǒng)如圖1所示，量子光源位于發(fā)送端(Alice端)，用于產(chǎn)生光脈沖，該光脈沖經(jīng)過分束器被分成兩個(gè)光脈沖P1和P2，P1走短臂，P2走長臂；P1經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(Faraday Mirror，F(xiàn)M)之后，返回到分束器，P2經(jīng)過調(diào)制器和FM之后，返回到分束器710，兩個(gè)光脈沖P1和P2依次經(jīng)過衰減器，被衰減到單光子量級之后，通過量子信道發(fā)送到接收端(Bob端)，其中，P2在經(jīng)過調(diào)制器時(shí)被調(diào)制了Alice端的信息。

在Bob端中，P1和P2依次被環(huán)形器接收，并發(fā)送給Bob端的分束器，光脈沖P1被分成P11和P12，光脈沖P2被分成P20和P22，其中，P11和P20走短臂，P12和P22走長臂。P11和P20將經(jīng)過FM之后，返回到分束器，而P12和 P22將經(jīng)過調(diào)制器和FM，被調(diào)制了Bob端的信息之后，再返回到分束器；由于 Bob端和Alice端的長臂和短臂的光程差相同，故P12和P20將同時(shí)到達(dá)分束器，在此處發(fā)生干涉，干涉信號被兩個(gè)單光子探測器D1和D2獲得。根據(jù)相應(yīng)的量子密鑰分配協(xié)議處理兩個(gè)單光子探測器的探測結(jié)果，即可得到量子密鑰。

然而，在現(xiàn)有的QKD系統(tǒng)中，被調(diào)制的光脈沖(如Alice端的P2，Bob端的P12)都要先經(jīng)過一次調(diào)制器，再被FM將偏振方向旋轉(zhuǎn)90度之后再經(jīng)過一次調(diào)制器，而高速的調(diào)制器均為偏振相關(guān)的，例如，在通常情況下，對TE偏振光的插損為6dB，對TM偏振光的插損為30dB，光脈沖一次往返就相當(dāng)于衰減了36dB，衰減過大。因此，現(xiàn)有的QKD系統(tǒng)只能采用低速率的調(diào)制器，無法滿足高速通信的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種編碼裝置，該編碼裝置可以替換掉現(xiàn)有QKD系統(tǒng)中的FM和調(diào)制器，解決了現(xiàn)有的QKD系統(tǒng)只能采用低速率的調(diào)制器，無法滿足高速通信要求的問題。

第一方面，提供一種編碼裝置，包括：偏振分束旋轉(zhuǎn)器PSR，偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和調(diào)制器，所述PSR，具有三個(gè)端口，從所述PSR的第一端口接收輸入信號光，將所述輸入信號光分成第一偏振光和第二偏振光，將所述第一偏振光通過所述 PSR的第二端口發(fā)送給所述偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，將所述第二偏振光通過所述PSR的第三端口發(fā)送給所述調(diào)制器，其中，所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，用于將所述第一偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)180度，得到旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光，將所述旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光發(fā)送給所述調(diào)制器；所述調(diào)制器，用于對所述旋轉(zhuǎn)后的第一偏振光進(jìn)行調(diào)制，得到第一信號光，將所述第一信號光發(fā)送到所述PSR的第三端口；還用于對所述第二偏振光進(jìn)行調(diào)制，得到第二信號光，將所述第二信號光發(fā)送給所述偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)；所述偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，還用于將所述第二信號光發(fā)送到所述PSR的第二端口；所述PSR，還用于將所述第一信號光和所述第二信號光進(jìn)行合束，得到輸出信號光，將所述輸出信號光通過所述PSR的第一端口發(fā)送出去，其中，所述輸出信號光的偏振方向與所述輸入信號光的偏振方向垂直。