[發明專利]基于光子集成技術的真空漲落量子隨機數發生器芯片

在審

• 申請號: 202010783534.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111708514A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 陳切春;楊志國
• 申請（專利權）人: 世融能量科技有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58;G06N10/00;G02B6/42;H01S5/026;H01S5/024
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅

本發明提供了一種基于光子集成技術的真空漲落量子隨機數發生器芯片，包括熱沉基板、激光器、分束器、至少兩個光電探測器，其中，所述激光器固定在所述熱沉基板的第一端，至少兩個所述光電探測器固定在所述熱沉基板的第二端，所述分束器固定在所述熱沉基板的中部，且所述激光器的光線出口與所述分束器的光路入口對齊設置，至少兩個所述光電探測器分別位于所述分束器的光路出口處。本發明采用光子集成技術，將激光器、分束器和光電探測器耦合后，固定在熱沉基體上進行封裝，大大縮小產品體積，減少光纖的應用以及光纖自身性能帶來的弊端，提升產品性能和使用壽命；同時，封裝后的產品引腳規格統一，可以直接使用機器貼裝在印刷電路板上。

技術領域

本發明涉及量子通信相關技術領域，尤其涉及一種基于光子集成技術的真空漲落量子隨機數發生器芯片。

背景技術

真空漲落技術的基本原理是，在量子光學中，真空態在相空間中的振幅和相位的正交分量不能同時被精確地探測。量子隨機數發生器主要應用于量子加密、量子通信、光纖通信等領域，但不局限于這幾個領域。

傳統的光學結構中，光纖分束器、激光器、探測器等器件獨立封裝，器件之間使用光纖連接。一方面，各分立器件體積大，光纖彎曲半徑大，導致設備體積大，各器件引腳規格不統一，排布復雜，在使用時需要手工焊接在印刷電路板上；另一方面，光纖易折斷，不便于安裝使用，而且光纖易受到環境溫度、震動等影響而導致產品性能下降。

發明內容

本發明旨在解決上面描述的問題。本發明的一個目的是提供一種解決以上問題中的任何一個的量子隨機數發生器芯片。具體地，本發明提供能夠將激光器、分束器、光電探測器集成為一體的真空漲落量子隨機數發生器芯片。

針對上述技術問題，本發明提供了一種基于光子集成技術的真空漲落量子隨機數發生器芯片，所述真空漲落量子隨機數發生器芯片包括熱沉基板、激光器、分束器、至少兩個光電探測器，其中，所述激光器固定在所述熱沉基板的第一端，至少兩個所述光電探測器固定在所述熱沉基板的第二端，所述分束器固定在所述熱沉基板的中部，且所述激光器的光線出口與所述分束器的光路入口對齊設置，至少兩個所述光電探測器分別位于所述分束器的光路出口處。

其中，所述真空漲落量子隨機數發生器芯片還包括半導體制冷器，所述半導體制冷器固定在所述熱沉基板的第一端，所述激光器固定在所述半導體制冷器上。

其中，所述真空漲落量子隨機數發生器芯片還包括透鏡，所述透鏡位于所述激光器的光線出口與所述分束器的光路入口之間。

其中，所述分束器為Y波導分束器，例如，PLC光波導。

其中，所述激光器可以但不限于采用DFB腔激光器。

其中，所述分束器的出射端為45°斜面結構。

其中，所述光電探測器的數量與所述分束器的出路端口數量相等。

本發明采用光子集成技術，將激光器、分束器和光電探測器耦合后，固定在熱沉基體上進行封裝，大大縮小產品體積，減少光纖的應用以及光纖自身性能帶來的弊端，提升產品性能和使用壽命；同時，封裝后的產品引腳規格統一，可以直接使用機器貼裝在印刷電路板上。

參照附圖來閱讀對于示例性實施例的以下描述，本發明的其他特性特征和優點將變得清晰。

附圖說明

并入到說明書中并且構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且與描述一起用于解釋本發明的原理。在這些附圖中，類似的附圖標記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，而不是全部實施例。對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示例性地示出了本發明的真空漲落量子隨機數發生器芯片的結構示意圖。

具體實施方式