[發明專利]一種補償的基于薄膜鈮酸鋰波導的不等臂馬赫-曾德爾干涉儀

在審

• 申請號: 202210403679.3
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114675461A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 楊登才;張旭濤;寶劍鋒;楊鋒
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G02F1/21
• 分類號: G02F1/21;G02F1/225;G02B6/125
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種補償的基于薄膜鈮酸鋰波導的不等臂馬赫-曾德爾干涉儀，其特征在于：將量子密鑰分發系統里的不等臂馬赫-曾德爾調制器中的光束分束器、相位調制器、光束合束器、光纖延時環集成至同一芯片上，使其具有精確延時和相位調制的功能；干涉儀由集成在芯片上的薄膜鈮酸鋰波導制成，按區域結構將干涉儀劃分為：Y分支分束器(10)、Y分支合束器(11)、上左波導、上右波導、相位調制區(17)、下左延時補償波導(19)以及下右延時補償波導(20)。

2.根據權利要求1中所述的一種補償的基于薄膜鈮酸鋰波導的不等臂馬赫-曾德爾干涉儀，其特征在于：上左波導和上右波導結構相同，且空間位置對稱，上左波導具體包括多根彎曲波導(15)和多根上臂短直波導(16)，多根上臂短直波導(16)相互平行設置，相鄰兩根上臂短直波導(16)由一根彎曲波導(15)連接，上左波導和相位調制區(17)之間通過彎曲波導(15)相連；下左延時補償波導(19)和下右延時補償波導(20)呈對稱結構，具體由多根彎曲波導(15)相連接組成，下參考臂(12)用于連接下左延時補償波導(19)和下右延時補償波導(20)。

3.根據權利要求2中所述的一種補償的基于薄膜鈮酸鋰波導的不等臂馬赫-曾德爾干涉儀，其特征在于：上左波導一端與Y分支分束器(10)的上臂連接，上左波導另一端通過相位調制區(17)與上右波導一端相連，上右波導的另一端與Y分支合束器(11)的上臂連接，Y分支分束器(10)的下臂連接下左延時補償波導(19)，下左延時補償波導(19)通過下參考臂波導(12)與下右延時補償波導(20)一端連接，下右延時補償波導(20)的另一端與Y分支合束器(11)下臂連接；相位調制區(17)和下參考臂波導(12)所走的光程相同，相互抵消，下左延時補償波導(19)所走的光程補償了上左波導中的所有彎曲波導所走的光程，下右延時補償波導(20)所走的光程補償了上右波導中所有彎曲波導所走的光程，因此上左波導中所有上臂短直波導(16)與上右波導中所有上臂短直波導(16)所走的光程就對應所需要的延時。

4.根據權利要求3中所述的一種補償的基于薄膜鈮酸鋰波導的不等臂馬赫-曾德爾干涉儀，其特征在于：還在相位調制區(17)兩側設置了電極(18)，通過改變電極(18)上加載的電壓，改變了相位調制區(17)鈮酸鋰波導的折射率，從而影響光的傳輸特性，將要傳輸的電信號加載至光波中，使激光發射的單色光轉換成攜帶有信息的光信號，從而實現相位調制。

5.根據權利要求1中所述的一種補償的基于薄膜鈮酸鋰波導的不等臂馬赫-曾德爾干涉儀，其特征在于：根據干涉儀所需要的延時時間Δt，以及薄膜鈮酸鋰的折射率n_LN，利用公式：

ΔX＝Δt*C

其中，ΔX為真空中光傳輸的長度，C為光速；

即可計算出在薄膜鈮酸鋰上產生該延時時間Δt所需要波導的長度；

上左波導中所有上臂短直波導(16)長度之和與上右波導中所有上臂短直波導(16)長度之和相同，即為ΔX_LN的一半。