[發明專利]集成波導解碼裝置和量子密鑰分發系統

在審

• 申請號: 201910996300.2
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110601768A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 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: H04B10/548
• 分類號: H04B10/548;H04L9/08;G02B6/27
• 代理公司: 11587 北京匯知杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 李潔;董江虹

提供一種集成波導解碼裝置和量子密鑰分發系統。集成波導解碼裝置包括：集成波導偏振分束旋轉裝置，其包括一個輸入端口和兩個輸出端口，用于將一路輸入光脈沖偏振分束為分別在兩個傳輸光路上傳輸的第一路光脈沖和第二路光脈沖，并對兩路光脈沖之一的偏振態進行旋轉，使得在旋轉后兩路光脈沖的偏振態相同；以及第一和第二集成波導不等臂馬赫?曾德爾干涉儀，其分別設置在兩個傳輸光路上與集成波導偏振分束旋轉裝置的兩個輸出端口光耦合，并且用于分別對兩路光脈沖進行相位解碼；兩個集成波導不等臂馬赫?曾德爾干涉儀中的每一個分別包括分束器、合束器以及將二者光耦合的第一和第二子光路。上述集成波導解碼裝置能增加系統的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明涉及光傳輸保密通信技術領域，尤其涉及一種集成波導解碼裝置和包括該集成波導解碼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?；诹孔用荑€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。

目前量子密鑰分發設備光路模塊大多采用分立光器件集成，易受振動、環境穩定變化影響，進而影響系統兩端設備的穩定性和可靠性，且設備體積大。尤其是量子密鑰分發編解碼模塊的光路，包含光器件多、盤纖設計難度大，受環境干擾編解碼不穩定。此外，相位編碼以及時間比特-相位編碼量子密鑰分發系統，因光纖制作存在非理想情況，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。因此，光脈沖經長距離光纖傳輸以及經不等臂干涉儀兩臂光纖傳輸后，進行解碼干涉時存在偏振誘導衰落的問題，導致解碼干涉不穩定。

如何實現集成化的穩定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亟待解決的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于提出一種集成波導解碼裝置和基于該解碼裝置的量子密鑰分發系統，以解決相位編碼以及時間比特-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以及解碼光路的集成波導設計。

本發明提供至少以下技術方案：

1.一種集成波導解碼裝置，其特征在于，包括：集成波導偏振分束旋轉裝置、第一集成波導不等臂馬赫-曾德爾干涉儀和第二集成波導不等臂馬赫-曾德爾干涉儀，其中，

所述集成波導偏振分束旋轉裝置包括一個輸入端口和兩個輸出端口，所述集成波導偏振分束旋轉裝置被配置用于將入射的一路輸入光脈沖偏振分束為分別在兩個傳輸光路上傳輸的第一路光脈沖和第二路光脈沖，并對所述第一路光脈沖和第二路光脈沖之一的偏振態進行旋轉，使得在旋轉后所述第一路光脈沖和第二路光脈沖的偏振態相同；

所述第一集成波導不等臂馬赫-曾德爾干涉儀和第二集成波導不等臂馬赫-曾德爾干涉儀分別設置在所述兩個傳輸光路上且分別與所述集成波導偏振分束旋轉裝置的兩個輸出端口光耦合，并且被配置用于分別對所述第一路光脈沖和所述第二路光脈沖進行相位解碼；

其中，所述第一集成波導不等臂馬赫-曾德爾干涉儀和第二集成波導不等臂馬赫-曾德爾干涉儀中的每一個分別包括分束器、合束器以及在所述分束器和所述合束器之間光耦合的第一子光路和第二子光路。

2.根據方案1所述的集成波導解碼裝置，其特征在于，所述集成波導偏振分束旋轉裝置為偏振分束旋轉器。

3.根據方案1所述的集成波導解碼裝置，其特征在于，所述集成波導偏振分束旋轉裝置包括偏振分束器和與該偏振分束器的兩個輸出端口之一光耦合的偏振旋轉器，其中所述偏振分束器的輸入端口為所述集成波導偏振分束旋轉裝置的輸入端口，所述偏振旋轉器被設置位于所述偏振分束器的兩個輸出光路之一上以對通過其傳輸的光脈沖的偏振態進行旋轉。