[發明專利]微光學集成的光發射模塊及其應用

在審

• 申請號: 201911413337.4
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111077614A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張石寶;劉建宏;馮斯波;劉軍
• 申請（專利權）人: 山東國迅量子芯科技有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了微光學集成的光發射模塊及其應用，包括集成在一起的一個主、從激光器及一個耦合器；所述主、從激光器分別與耦合器的第一、第二端口連接，主、從激光器與耦合器之間通過微光學集成方式耦合通光。不僅解決了光發射單元體積龐大的缺點，同時也提高了光發射單元的可靠性，簡化了系統的設計復雜度，同時也有利于降低成本。

技術領域

本發明屬于量子保密通信領域，尤其涉及微光學集成的注入鎖定激光器。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

目前信息加密通常采用的技術標準是20世紀70年代誕生的RSA算法，即利用大數的質因子分解難以計算來保證密鑰的安全性，但這種安全性是基于攻擊者計算能力有限得到的結果，無法從根本上保證信息的無條件安全。

量子密鑰分發(QKD)是基于量子力學和密碼學而產生的，它的安全性由量子力學基本原理—海森堡測不準原理和量子不可克隆定理保證，能夠確保密鑰分發和傳輸的安全性。使用QKD系統產生的安全密鑰，結合“一次一密”的加密方法，可以實現無條件安全的保密通信。自1984年誕生以來，BB84協議作為目前量子密鑰分發領域最為成熟和效率最高的協議，已經發展出基于光子的相位和偏振等基本性質的編碼方案，如：相位編碼，偏振編碼，時間比特-相位編碼等。

在這些方案的工程實踐上，由于器件的性能的不完美，使得系統的缺陷被放大，最終影響數據信息的安全性。例如：對于偏振編碼系統，光子偏振態對光纖擾動敏感，這直接影響系統誤碼率；同樣對于相位編碼和時間比特-相位編碼系統，均需要采用基于等臂干涉儀原理的器件進行系統搭建，溫度和應力等因素極易影響光脈沖的相位，從而影響等臂干涉儀的干涉效果，最終時間和相位基矢的穩定性和系統成碼率變差。如果在以上系統中采用注入鎖定技術的光源，不僅可以使得光脈沖單色性更好，從而提高偏振編碼態的干涉性能，最終提高成碼性能；而且可以提高Z基矢編碼時的消光比，同時還可以提供相位關系穩定的X基矢中的兩個連續脈沖，最終使得系統成碼率和穩定性大幅提升，具體參見中國專利CN107317636A-一種用于量子通信系統的光源及編碼裝置。

發明人在研究中發現，在以上系統中，采用注入鎖定技術的光源需要用到多個激光器，同時對于每個激光器需要單獨設計相應的驅動電路，而且還需要用到環形器或者干涉儀這樣復雜而且體積較大的器件，導致光發射單元體積龐大，且光纖器件性能易受環境振動、溫度等因素的擾動，從而導致光發射單元的可靠性不高的問題。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了微光學集成的注入鎖定激光器，不僅解決了光發射單元體積龐大的缺點，同時也提高了光發射單元的可靠性，簡化了系統的設計復雜度，同時也有利于降低成本。

本發明的第一個方面，為實現上述目的，本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

一種微光學集成的光發射模塊，包括集成在一起的一個主、從激光器及一個耦合器；

所述主、從激光器分別與耦合器的第一、第二端口連接，主、從激光器與耦合器之間通過微光學集成方式耦合通光。

進一步的技術方案，所述主激光器的光從耦合器的第一端口進入，第二端口出來，最終注入從激光器中，同時還有一部分光從耦合器的第三端口引出，以檢測主激光器的出口光強。

進一步的技術方案，所述主激光器的光注入從激光器后，當從激光器上電情況下，注入電流受激輻射出與注入光脈沖相位、波長一致的注入鎖定光脈沖，注入鎖定光脈沖從耦合器第二端口進入，從耦合器的第四端口輸出。

進一步的技術方案，所述耦合器包括第一分光棱鏡、第二分光棱鏡、旋光組件及光纖；