[發明專利]用于離散變量量子密鑰分發的發射端芯片及方法

有效

• 申請號: 202011591251.3
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112737775B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 錢懿;胡曉;肖希;王磊
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司;武漢光谷信息光電子創新中心有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

1.一種用于離散變量量子密鑰分發的發射端芯片，其特征在于，包括：

順次相連的脈沖激光器、第一強度調制器、第二強度調制器；

分別連接第二強度調制器的第一相位調制器、第二相位調制器；

與第一相位調制器相連的第一1×2分束器，與第二相位調制器相連的第二1×2分束器；

分別連接第一1×2分束器相連的延時波導、第一可調光衰減器，分別連接第二1×2分束器的第二可調光衰減器、第三可調光衰減器；

分別連接第一可調光衰減器、第二可調光衰減器的偏振旋轉合成器，其輸出口作為發射端芯片的第一外部光纖耦合口；

分別連接延時波導、第三可調光衰減器的2×1的50：50分束器，其輸出口作為發射端芯片的第二外部光纖耦合口，

發射端芯片產生偏振態編碼DV-QKD和時間-相位編碼DV-QKD兩種量子態。

2.如權利要求1所述的發射端芯片，其特征在于：

所述脈沖激光器產生周期為T的脈沖光，第一強度調制器對脈沖光進行逐個脈沖的光強細微調節，第二強度調制器將輸入的光以可調節比例的光強分配比，輸出到其本身的兩個輸出口：A口和B口；

第一相位調制器將A口進入的光場，增加相位因子后，輸出到其本身的的輸出口C口；第二相位調制器將B口進入的光場，增加相位因子后，輸出到其本身的輸出口D口；

第一1×2分束器將C口輸入的光，以預先設計的光強分配比，輸出到其本身的兩個輸出口：E口和F口；第二1×2分束器將D口輸入的光的光功率，以預先設計的光強分配比，輸出到其本身的兩個輸出口：G口和H口；

第一可調光衰減器將F口輸入的光，以可調節的衰減百分比衰減后，輸出到其本身的輸出口I口；第二可調光衰減器將G口輸入的光，以可調節的衰減百分比衰減后，輸出到其本身的輸出口J口；偏振旋轉合成器將I口輸入的光輸出到其本身的輸出口K口，即第一外部光纖耦合口，并將J口輸入的光的偏振方向旋轉90°，再輸出到K口，I口和J口輸入的光分別形成輸出到外部光纖的光的偏振態的TE模能量分量和TM模能量分量；

延時波導按照預先設計的相對H口到第三可調光衰減器的輸出口M口的光傳播時間的延時值，延長E口到其本身的輸出口L口的光傳播時間；第三可調光衰減器將輸入到H口的光，以可調節的衰減百分比衰減后，輸出到M口；2×1的50：50分束器將L口輸入的光功率的一半耦合到2×1的50：50分束器的輸出口N口，即第二外部光纖耦合口N口，并將M口輸入的光功率的一半耦合到N口。

3.如權利要求2所述的發射端芯片，其特征在于：所述發射端芯片產生偏振態物理自由度量子態時，K口對外耦合口狀態為打開，N口對外耦合口狀態為封閉，并且對應產生不同的偏振態物理自由度量子態所需的內部器件的工作方式如下：

產生偏振態物理自由度量子態|0：第二強度調制器使得A口最大化分配光功率，第一相位調制器和第二相位調制器無需對傳播經過的光場加載相位因子，維持之前所加載的相位因子所施加的電壓值；

產生偏振態物理自由度量子態|1：第二強度調制器使得B口最大化分配光功率，第一相位調制器和第二相位調制器無需對傳播經過的光場加載相位因子，維持之前所加載的相位因子所施加的電壓值；

產生偏振態物理自由度量子態第二強度調制器使得A口B口等比例分配光功率，第一相位調制器對傳播經過它的光場加載相位因子第二相位調制器加載相位因子對傳播經過它的光場加載相位因子且滿足

產生偏振態物理自由度量子態第二強度調制器使得A口B口等比例分配光功率，第一相位調制器對傳播經過它的光場加載相位因子第二相位調制器加載相位因子對傳播經過它的光場加載相位因子且滿足

產生偏振態物理自由度量子態第二強度調制器使得A口B口等比例分配光功率，第一相位調制器對傳播經過它的光場加載相位因子第二相位調制器加載相位因子對傳播經過它的光場加載相位因子且滿足

產生偏振態物理自由度量子態第二強度調制器使得A口B口等比例分配光功率，第一相位調制器對傳播經過它的光場加載相位因子第二相位調制器加載相位因子對傳播經過它的光場加載相位因子且滿足