本实用新型涉及量子加密通信技术领域，特别涉及一种用于量子加密通信的波长可调准单光子源。
背景技术：
随着科学技术的不断进步，人们对信息安全性的要求越来越高，而基于经典信息的加密技术由于其底层基本原理的局限性，存在着固有的安全隐患。量子加密技术起源于上世纪80年代，因为量子力学的基本定律，具有物理上的无条件的安全性。自BB84协议诞生以来，量子通信发展迅速，引起了世界各国的高度重视，并逐渐进入应用。
单光子源是量子通信系统的重要器件。目前的单光子的产生方案有：单原子激光器、单分子激光器、量子点单光子源和激光器衰减法制备的准单光子源等。其中，激光衰减法是目前最常用的单光子产生方法，通过对窄激光脉冲进行强衰减使每个脉冲的平均光子数小于0.1，从而获得准单光子源。现在应用的1550nm波长的准单光子源通常用DFB半导体激光器、LiNO3强度调制器、光衰减器等组成。但是，这种准单光子源通常为固定波长、且成本高、体积大、无法实现光子集成。
技术实现要素：
本实用新型目的在于提供一种用于量子加密通信的波长可调准单光子源，以解决现有技术中的准单光子源通常为固定波长、且成本高、体积大、无法实现光子集成的技术问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种用于量子加密通信的波长可调准单光子源，包括可产生不同波长的连续激光的波长可调谐激光器、对连续激光进行强度调制的强度调制器、对光脉冲进行光衰的可调衰减阵列以及准单光子脉冲输出单元，所述波长可调谐激光器、强度调制器、可调衰减阵列以及准单光子脉冲输出单元依次连接，所述波长可调谐激光器、强度调制器、可调衰减器阵列以及准单光子脉冲输出单元集成在同一硅基光子芯片上。
优选地，所述准单光子脉冲输出单元包括光耦合器以及固定光衰减器，所述光耦合器的接入端连接可调衰减阵列的光脉冲输出端，所述光耦合器的输出端分两路，一路连接固定光衰减器至输出，另一路通过光功率检测模块、反馈控制器连接可调衰减阵列。
优选地，所述波长可调谐激光器由RSOA器件和波长选择器件串联构成。
优选地，所述强度调制器为硅基光波导型调制器，包括但不限于MZ光调制器、微环光调制器以及锗吸收光调制器类型。
优选地，所述可调衰减器阵列可为MZI型VOA级联组成，级联的VOA个数可以设置为N个，其中，N＝1，2，…，n。
优选地，所述光耦合器，其包括但不限于：Y分支波导、多模干涉耦合器、定向耦合器。
与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：
1、本实用新型采用的波长可调准单光子源，结合硅基光子集成方式，将波长可调谐激光器、强度调制器、可调衰减器阵列、光耦合器、固定光衰等器件集成在同一硅基光子芯片上，可利用CMOS工艺进行大规模生产，具有器件成本低、体积小、功耗低等优点；
2、本实用新型提出利用硅基波长可调谐激光器代替固定波长的半导体激光器作为激光光源，实现了波长可调准单光子源，可作为波分复用量子通信系统中多个固定波长单光子源的备份光源，减少备份光源的数量；
3、本实用新型采用的波长可调准单光子源，可用于实现量子通信网络的动态应用，组建简单和更加灵活的ROADMs网络结构。
附图说明
图1为本实用新型用于量子加密通信的波长可调准单光子源的原理框图。
图中：波长可调谐激光器100，RSOA器件101，波长选择器件102，强度调制器200，可调衰减阵列300，准单光子脉冲输出单元400，光耦合器401，固定光衰减器402，光功率检测模块403，反馈控制器404。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种用于量子加密通信的波长可调准单光子源，包括可产生不同波长的连续激光的波长可调谐激光器100、对连续激光进行强度调制的强度调制器200、对光脉冲进行光衰的可调衰减阵列300以及准单光子脉冲输出单元400，所述波长可调谐激光器100、强度调制器200、可调衰减阵列300以及准单光子脉冲输出单元400依次连接，所述波长可调谐激光器100、强度调制器200、可调衰减器阵列300以及准单光子脉冲输出单元400集成在同一硅基光子芯片上。
所述准单光子脉冲输出单元400包括光耦合器401以及固定光衰减器402，所述光耦合器401的接入端连接可调衰减阵列300的光脉冲输出端，所述光耦合器401将经过可调衰减阵列300后的光脉冲分为两路，一路连接固定光衰减器402至输出，另一路通过光功率检测模块403、反馈控制器404连接可调衰减阵列300，所述光耦合器401集成在同一硅基光子芯片上，所述光耦合器401的分光比不限，所述光功率检测模块403接收来自光耦合器401的光脉冲，并测量接收到光脉冲的光功率大小，通过反馈控制器404控制可调衰减器阵列300，确定衰减量。固定光衰减器402对光耦合器401耦合过来的光脉冲进行进一步衰减，产生平均光子数小于0.1的准单光子脉冲。
所述波长可调谐激光器100由RSOA器件101和波长选择器件102串联构成，所述RSOA器件101用于激光的增益放大，波长选择器件102负责产生并调节谐振波长。所述的RSOA器件101为III-V材料，可以为InP、GaAs等，其一个端面镀高反膜，另一个端面镀增透膜并与波长选择器件102连接。所述波长选择器件102基于硅基光波导器件设计制作，通过硅的热光效应进行波长的选择及调节，进而实现激光器的波长调谐。波长选择器件102的结构包括但不限于：微环谐振腔、Sagnac环、MZI谐振腔、反射光栅结构等。RSOA器件101与波长选择器件102的集成方式有材料外延、Wafer-bonding和Flip-chip等。
所述强度调制器200为硅基光波导型调制器，包括但不限于MZ光调制器、微环光调制器以及锗吸收光调制器类型，所述强度调制器200的掺杂结构包括但不限于pin型掺杂、反向pn型掺杂、MOS结构掺杂。
所述可调衰减器阵列300可为MZI型VOA级联组成，级联的VOA个数可以设置为N个，其中，N＝1，2，…，n。
所述光耦合器401，其包括但不限于：Y分支波导、多模干涉耦合器、定向耦合器。
本实用新型的波长可调准单光子源的实现原理是：首先，波长可调谐激光器100产生连续的波长可调谐的激光光束；连续的激光激光束通过强度调制器200进行调制，形成窄光脉冲；窄光脉冲通过可调衰减器阵列300进行可控衰减，经过衰减后由光耦合器401分成两束；一束通过固定光衰减器402衰减为平均光子数小于0.1的准单光子脉冲，另一束耦合到光功率检测模块403。光功率检测模块403接收来自光耦合器401的光脉冲，并测量接收到光脉冲的光功率大小，通过反馈控制器404控制可调衰减器阵列，确定衰减量，实现准单光子源的功率稳定。
综合本实用新型的结构与原理可知，本实用新型采用的波长可调准单光子源，结合硅基光子集成方式，将波长可调谐激光器、强度调制器、可调衰减器阵列、光耦合器、固定光衰等器件集成在同一硅基光子芯片上，可利用CMOS工艺进行大规模生产，具有器件成本低、体积小、功耗低等优点；本实用新型提出利用硅基波长可调谐激光器代替固定波长的半导体激光器作为激光光源，实现了波长可调准单光子源也实现了准单光子源的小型化和集成化。