[發明專利]兩級偏振編碼裝置、編碼方法及量子密鑰分發光源

在審

• 申請號: 202010460025.5
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111526019A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李楊;李宇懷;印娟;廖勝凱;彭承志;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種偏振編碼裝置，其特征在于，包括兩級Sagnac環，具體包括環形器1、偏振分束器PBS1、相位調制器PM1、環形器2、偏振分束器PBS2、相位調制器PM2幾個部分，其中，

環形器1和環形器2均包括第一端口a，第二端口b和第三端口c；

PBS1和PBS2均包括第一端口1，第二端口2和第三端口3；

PBS1和PBS2的第二端口2和第三端口3之間通過基于Sagnac環的保偏光纖連接以形成雙向環光路，通過調整PM1和PM2到第二端口2和第三端口3的保偏光纖的長度，使得Sagnac環順時針方向和逆時針方向到達PM1和PM2的延遲不同；

輸入光通過輸入光纖連接到環形器1的第一端口a；

輸出光通過輸出光纖連接到環形器2的第三端口c。

2.根據權利要求1所述的偏振編碼裝置，其特征在于，所述輸入光為線偏振光水平輸入，輸入光纖經過45°旋轉，使輸入光成為45°的線偏振光；所述輸入光纖為保偏光纖，所述輸出光纖為單模光纖。

3.根據權利要求1所述的偏振編碼裝置，其特征在于，所述環形器1和環形器2的端口設置為：

當第一端口a為輸入端口時，第二端口b為輸出端；

當第二端口b為輸入端口時，第三端口c為輸出端。

4.根據權利要求1所述的偏振編碼裝置，其特征在于，所述PBS1和PBS2的端口設置為：

當第一端口1為輸入端口時，第二端口2為反射輸出端，第三端口3為透射輸出端；

當第二端口2為輸入端時，第一端口1為反射輸出端；

當第三端口3為輸入端時，第一端口1為透射輸出端。

5.一種采用如權利要求1-4任一所述的偏振編碼裝置所進行的編碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

輸入光為線偏振光水平輸入，輸入光纖經過45°旋轉，使輸入光成為45°的線偏振光，入射在環形器1的第一端口a上，然后從環形器1的第二端口b輸出；

45°的線偏振光從環形器1的第二端口b輸出到偏振分束器PBS1的第一端口1，從PBS1將45°的線偏振光均勻地分為第一分量|H和第二分量|V，分別從反射端2和透射端3輸出；

PBS1的反射端2將第一分量實現快軸截止，然后耦合到了保偏光纖的慢軸中，沿順時針在雙向環光路中傳播；

PBS1的透射端3將第二分量實現快軸截止，然后耦合到了保偏光纖的慢軸中，沿逆時針在雙向環光路中傳播；

第一分量順時針脈沖傳輸到PBS1的端口3，第二分量逆時鐘脈沖傳輸到PBS1的端口2；兩個脈沖分量在PBS1上發生干涉后通過端口1輸出；

PBS1端口1輸出的光脈沖，輸入到環形器1的第二端口b上，然后從環形器1的第三端口c輸出；

環形器1的第三端口c輸出的光脈沖，輸入到環形器2的第一端口a上，然后從環形器2的第二端口b輸出；

環形器2的第二端口b輸出到偏振分束器PBS2的第一端口1，從PBS2分別將|H、|V偏振分量分開，第一分量|H和第二分量|V分別從反射端2和透射端3輸出；

PBS2的反射端2將第一分量實現快軸截止，然后耦合到了保偏光纖的慢軸中，沿順時針在雙向環光路中傳播；

PBS2的透射端3將第二分量實現快軸截止，然后耦合到了保偏光纖的慢軸中，沿逆時針在雙向環光路中傳播；

第一分量順時針脈沖傳輸到PBS2的端口3，第二分量逆時鐘脈沖傳輸到PBS2的端口2；兩個脈沖分量在PBS2上發生干涉后通過端口1輸出；

PBS2端口1輸出的脈沖光，輸入到環形器2的第二端口b上，然后從環形器2的第三端口c輸出；

環形器2的第三端口c輸出，最終耦合到輸出光纖并輸出。

6.根據權利要求5所述的編碼方法，其特征在于，所述PBS1順時針輸出的第一分量光脈沖在經過PM1時，受到加載在PM1上的電信號的作用，附加一個額外的相位所述PBS1逆時針輸出的第二分量光脈沖在經過PM1時，PM1上加載的電信號為零，未疊加額外的附加相位。