[發明專利]用于自由空間量子通信的卡式鏡頭及量子密鑰分發系統

有效

• 申請號: 202010785875.2
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111856734B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 董志鵬;慈兆會;徐修峰
• 申請（專利權）人: 北京中創為南京量子通信技術有限公司
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B7/18;H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請提供一種用于自由空間量子通信的卡式鏡頭及量子密鑰分發系統，其中卡式鏡頭包括底座、叉臂座、中間塊以及鏡頭系統，鏡頭系統的上鏡筒固定連接在中間塊的頂端，將光學基板固定連接在中間塊的內側底部，下鏡筒固定連接在中間塊的底端，上鏡筒、中間塊與光學基板上表面圍成了封閉的上空腔可裝設卡式光學系統；下鏡筒、中間塊與光學基板下表面圍成了封閉的下空腔可裝設后繼光學系統。因此，本申請的上鏡筒、下鏡筒、中間塊、光學基板、卡式光學系統及后繼光學系統有機的組成了鏡頭系統與俯仰軸系統，從而使得本申請的卡式鏡頭結構更緊湊、體積更小、質量更輕，適用于對緊湊化小型化要求高的平臺。

技術領域

本申請涉及量子通信設備技術領域，具體涉及一種用于自由空間量子通信的卡式鏡頭及量子密鑰分發系統。

背景技術

量子通信指的是應用量子力學中的基本定理，進行消息傳遞的一種信息交互方式。目前量子通信中光子的傳輸方式主要有兩種，一種是利用光纖作為信道實現收發雙方之間的光子傳輸，另一種是利用自由空間作為信道實現收發雙方之間的光子傳輸。自由空間量子通信的收發設備一般采用卡塞格林鏡頭來進行單光子發送和捕捉，卡塞格林鏡頭也稱為卡式鏡頭，通常建立自由空間量子通信系統需要高度穩定、高度精密以及高通信效率的卡式鏡頭，因此卡式鏡頭是自由空間量子信道系統的關鍵組成部分。

卡式鏡頭在工作時，需要轉動卡式鏡頭對量子光瞄準、跟蹤及捕獲工作。因此現有技術的卡式鏡頭結構如圖1所示，包括方位軸轉臺1、叉臂2、俯仰軸轉臺3以及鏡頭4，所述叉臂2的底部裝設在所述方位軸轉臺1上，所述叉臂2的上部裝設所述俯仰軸轉臺3，鏡頭4裝設在所述俯仰軸轉臺3上。工作時，通過所述方位軸轉臺1以及所述俯仰軸轉臺3的轉動從而使得鏡頭4實現方位轉動和俯仰轉動，從而實現對量子光快速瞄準、跟蹤及捕獲工作。

然而現有卡式鏡頭的俯仰軸轉臺3一般呈“U”字型，因此俯仰軸轉臺3的體積較大，從而導致俯仰軸轉臺3的質量也較高。另外由于俯仰軸轉臺3呈“U”字型，為了將體積較大的所述俯仰軸轉臺3裝設在叉臂1上，所以叉臂1的體積也會設計的比較大，因而叉臂1的質量也較高。因此，由于現有技術中的俯仰軸轉臺3以及叉臂2均具有較大的體積和較高的質量，導致卡式鏡頭的體積大質量高，不利于緊湊化小型化平臺的應用。

發明內容

本申請提供一種用于自由空間量子通信的卡式鏡頭及量子密鑰分發系統，以解決現有的方案中卡式鏡頭體積大質量高的問題。

本申請第一方面提供一種用于自由空間量子通信的卡式鏡頭，包括底座、叉臂座、中間塊以及鏡頭系統；

所述底座包括座體，所述座體的頂部設置有方位軸轉臺，所述方位軸轉臺與所述叉臂座連接，用于控制所述叉臂座的方位轉動角度；

所述叉臂座包括第一臂體和第二臂體，所述第一臂體上部設置有俯仰軸系統，所述第二臂體上部設置有俯仰驅動系統；

所述中間塊為空心柱形，所述中間塊的側壁兩端分別與所述俯仰軸系統和俯仰驅動系統連接；

所述鏡頭系統包括上鏡筒、光學基板以及下鏡筒，所述上鏡筒與所述中間塊的頂端固定連接，所述光學基板由主鏡框裝設槽和外延板組成，其中外延板與所述中間塊的內側底部固定連接，所述下鏡筒與所述中間塊的底端固定連接，所述上鏡筒、所述中間塊與所述光學基板上表面圍成了封閉的上空腔，所述下鏡筒、中間塊與光學基板下表面圍成了封閉的下空腔，所述光學基板的上表面用于裝設卡式光學系統，所述光學基板的下表面用于裝設后繼光學系統。

優選地，所述中間塊包括塊壁，所述塊壁的頂端設置有一體成型的凸臺作為上鏡筒安裝臺，所述上鏡筒安裝臺上設置有螺栓孔，用于通過螺栓與所述上鏡筒固定連接；

所述塊壁的內側底部設置有一體成型的凸臺作為基板安裝臺，所述基板安裝臺上設置有螺栓孔，用于通過螺栓與所述光學基板固定連接；

所述塊壁的底端設置有一體成型的凸臺作為下鏡筒安裝臺，所述下鏡筒安裝臺上設置有螺栓孔，用于通過螺栓與所述下鏡筒固定連接。