[實用新型]分偏振相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼裝置及相應系統

有效

• 申請號: 201821752683.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN209201092U
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 許華醒
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司電子科學研究院
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70;H04B10/524;H04B10/532;H04B10/556
• 代理公司: 北京匯知杰知識產權代理有限公司 11587
• 代理人: 李潔;董江虹

本實用新型提出一種分偏振相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼裝置及相應系統。該裝置包括：前置分束器，其經輸入端口接收輸入光脈沖并經兩個輸出端口輸出由輸入光脈沖分束得到的兩路光脈沖；分別耦合至兩個輸出端口的第一和第二干涉儀。每個干涉儀包括分束器、合束器、將分束器和合束器光耦合的兩個臂，以及位于兩臂之一上的直流相位調制器。每個干涉儀的兩臂之一上設置有：分偏振相差控制裝置，其包括偏振分束器、偏振合束器及將偏振分束器和偏振合束器光耦合的兩條子光路。每個干涉儀的兩臂及其上的光器件構造成使得相應光脈沖的兩個正交偏振態各自在干涉儀中經兩臂傳輸的相位差相差2π的整數倍。本實用新型的方案能夠抗偏振誘導衰落。

技術領域

本實用新型涉及光傳輸保密通信技術領域，尤其涉及一種分偏振相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法、裝置及包括該裝置的量子密鑰分發系統。

背景技術

量子保密通信技術是量子物理與信息科學相結合的前沿熱點領域。基于量子密鑰分發技術和一次一密密碼原理，量子保密通信可在公開信道實現信息的安全傳輸。量子密鑰分發基于量子力學海森堡不確定關系、量子不可克隆定理等物理原理，能夠實現在用戶之間安全地共享密鑰，并可以檢測到潛在的竊聽行為，可應用于國防、政務、金融、電力等高安全信息傳輸需求的領域。

目前，量子密鑰分發的編碼方案主要采用偏振編碼和相位編碼。地面量子密鑰分發主要基于光纖信道傳輸，而光纖制作存在截面非圓對稱、纖芯折射率沿徑向不均勻分布等非理想情況，并且光纖在實際環境中受溫度、應變、彎曲等影響，會產生隨機雙折射效應。采用偏振編碼時，受光纖隨機雙折射的影響，偏振編碼的量子態經長距離光纖傳輸后到達接收端時，光脈沖偏振態會發生隨機變化，造成誤碼率升高，導致需要增加糾偏設備，增加了系統復雜度和成本，且對于架空光纜、路橋光纜等強干擾情況難以實現穩定應用。相比偏振編碼，相位編碼采用前后光脈沖的相位差來編碼信息，在長距離光纖信道傳輸過程中能夠穩定保持。然而對于相位編碼方案，在干涉解碼時，因傳輸光纖和編解碼干涉儀光纖雙折射的影響，存在偏振誘導衰落的問題，導致解碼干涉不穩定。同樣，若增加糾偏設備，雖然只需要對一種偏振態進行糾偏，但也會增加系統復雜度和成本。對于量子密鑰分發相位編碼方案，如何穩定高效地進行干涉解碼是基于現有光纜基礎設施進行量子保密通信應用的熱點和難題。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提出一種分偏振相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼方法和裝置，以解決相位編碼量子密鑰分發應用中偏振誘導衰落引起的相位解碼干涉不穩定的難題。

本實用新型提供至少以下技術方案：

1.一種分偏振相差控制的直流調制量子密鑰分發相位解碼裝置，用于對入射的任意偏振態的一路輸入光脈沖進行直流調制相位解碼，其特征在于，所述相位解碼裝置包括：

前置分束器，所述前置分束器具有輸入端口和兩個輸出端口，所述輸入端口用于接收所述輸入光脈沖，所述兩個輸出端口分別用于輸出由所述輸入光脈沖分束得到的第一路光脈沖和第二路光脈沖；

與所述前置分束器的所述兩個輸出端口中的一個輸出端口光耦合的第一干涉儀，所述第一干涉儀包括第一分束器、第一合束器以及與所述第一分束器光耦合并與所述第一合束器光耦合的第一臂和第三臂，所述第一分束器經所述第一臂和第三臂耦合至所述第一合束器，其中所述第一臂和第三臂中，至少所述第一臂上設置有第一分偏振相差控制裝置，所述第一分偏振相差控制裝置包括第一偏振分束器、第三合束器以及與所述第一偏振分束器光耦合并與所述第三合束器光耦合的兩條第一子光路，所述第一偏振分束器經所述兩條第一子光路耦合至所述第三合束器，其中所述第一臂和第三臂及其上的光器件構造成使得所述第一路光脈沖的兩個正交偏振態各自在所述第一干涉儀中經所述第一臂和第三臂傳輸的相位差相差2π的整數倍，