[發(fā)明專利]一種量子密鑰分發(fā)光源

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910902811.3
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110460383A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖勝凱;李楊;徐憑;印娟;蔡文奇;任繼剛;彭承志;潘建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516;H04B10/54;H04B10/70
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 方丁一<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種量子密鑰分發(fā)光源，包括：激光器(1)，用于產(chǎn)生光脈沖信號；濾波器(2)，用于對光脈沖信號進行窄帶濾波，得到窄光脈沖信號，其中，濾波器(2)為FP腔濾波器；強度調(diào)制器(3)，用于對窄光脈沖信號進行強度調(diào)制，產(chǎn)生量子密鑰分發(fā)所需的強度態(tài)；偏振調(diào)制器(4)，用于對強度態(tài)進行偏振調(diào)制，產(chǎn)生量子密鑰分發(fā)所需的四種正交偏振態(tài)；衰減器(5)，用于對四種正交偏振態(tài)進行能量衰減；脈沖發(fā)生器(6)，用于產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動激光器(1)、所述強度調(diào)制器(3)及所述偏振調(diào)制器(4)。該量子密鑰分發(fā)光源可實現(xiàn)線寬約為10pm量級的窄線寬量子密鑰分發(fā)光源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子通信領(lǐng)域，特別是涉及一種量子密鑰分發(fā)光源。

背景技術(shù)

量子密鑰分發(fā)采用單光子加載偏振信息進行傳輸，不能像光通信一樣對信號進行放大，在接收端接收到的量子光信號非常微弱。必須通過降低背景噪聲的方法來提高系統(tǒng)的信噪比，才能完成有效的安全成碼。在遠距離的星地量子通信系統(tǒng)中，通過光學(xué)濾波實現(xiàn)對環(huán)境背景噪聲的有效抑制，是在大噪聲環(huán)境下成功實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中，特別是在自由空間和星地量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中，發(fā)射端的量子密鑰分發(fā)光源一般采用基于增益開關(guān)的方法，來驅(qū)動半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生光脈沖，光信號的線寬約為0.1nm量級，不進行額外的光譜濾波。為了實現(xiàn)更窄線寬(約為10pm量級)的系統(tǒng)濾波，首先就要求量子密鑰分發(fā)光源的線寬也要遠低于0.1nm量級，這樣才能在接收端使用相應(yīng)的濾波片進行濾波，最終實現(xiàn)滿足系統(tǒng)的線寬需求。現(xiàn)有的光學(xué)濾波器，一般包括相干濾波片、基于光柵的濾波器或原子濾波器等，都難以滿足窄線寬量子密鑰分發(fā)光源的應(yīng)用需求。相干濾波片和基于光柵的濾波器難以達到10pm或者更低的線寬。原子濾波技術(shù)雖然可以實現(xiàn)超窄帶的濾波，濾波線寬可達到幾pm，但是它僅僅適用于特定的原子譜線，應(yīng)用范圍較窄；同時，由于原子濾波技術(shù)是偏振相關(guān)的，在偏振編碼的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中難以獲得應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

(一)技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種量子密鑰分發(fā)光源，用于至少部分解決上述技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種量子密鑰分發(fā)光源，包括：激光器1，用于產(chǎn)生光脈沖信號；濾波器2，用于對上述光脈沖信號進行窄帶濾波，得到窄光脈沖信號，其中，上述濾波器2為FP腔濾波器；強度調(diào)制器3，用于對上述窄光脈沖信號進行強度調(diào)制，產(chǎn)生量子密鑰分發(fā)所需的強度態(tài)；偏振調(diào)制器4，用于對上述強度態(tài)進行偏振調(diào)制，產(chǎn)生量子密鑰分發(fā)所需的四種正交偏振態(tài)；衰減器5，用于對上述四種正交偏振態(tài)進行能量衰減；脈沖發(fā)生器6，用于產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動上述激光器1、上述強度調(diào)制器3及上述偏振調(diào)制器4。

可選地，上述濾波器2包括：輸入準直器21，用于將上述光脈沖信號擴束后經(jīng)自由空間傳輸；FP腔22，用于對上述輸入準直器21傳輸?shù)墓饷}沖信號進行窄帶濾波，得到上述窄光脈沖信號；半導(dǎo)體制冷器23，用于控制上述FP腔22的環(huán)境溫度；熱敏電阻24，用于采集上述環(huán)境溫度；輸出準直器25，用于輸出上述濾波后的窄光脈沖信號。

可選地，上述輸入準直器21與上述輸出準直器25為光纖準直器，上述半導(dǎo)體制冷器23為基于帕爾帖效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷器。

可選地，上述熱敏電阻24和上述FP腔22集成在半導(dǎo)體制冷器24上。

可選地，上述濾波器2與強度調(diào)制器3之間以及上述強度調(diào)制器3與上述偏振調(diào)制器4之間通過保偏光纖連接。

可選地，上述脈沖發(fā)生器6通過射頻電纜分別與上述激光器1、上述強度調(diào)制器3、上述偏振調(diào)制器4連接。

可選地，上述偏振調(diào)制器4與上述衰減器5之間通過單模光纖連接。

可選地，上述強度調(diào)制器3為基于鈮酸鋰晶體的強度調(diào)制器。