一种编码装置及基于该装置的量子密钥分发设备及系统的制作方法
本发明涉及光通信领域，特别涉及一种编码装置及基于该编码装置的量子密钥分发qkd设备及系统。
背景技术：
量子通信是在经典信息论和量子力学的基础上发展起来的通信技术，现在实用化的量子通信技术主要是指量子密钥分发(quantumkeydistribution，qkd)。其中，密钥的安全性依赖于量子力学基本原理，例如测量塌缩理论，不可克隆和测不准原理，因此，利用qkd系统分配给通信双方的密钥在理论上已经被证明是安全的，qkd在军事、国防、信息安全等领域拥有广阔的应用前景。
现有的qkd系统如图1所示，量子光源位于发送端(alice端)，用于产生光脉冲，该光脉冲经过分束器被分成两个光脉冲p1和p2，p1走短臂，p2走长臂；p1经过法拉第旋转镜(faradaymirror，fm)之后，返回到分束器，p2经过调制器和fm之后，返回到分束器710，两个光脉冲p1和p2依次经过衰减器，被衰减到单光子量级之后，通过量子信道发送到接收端(bob端)，其中，p2在经过调制器时被调制了alice端的信息。
在bob端中，p1和p2依次被环形器接收，并发送给bob端的分束器，光脉冲p1被分成p11和p12，光脉冲p2被分成p20和p22，其中，p11和p20走短臂，p12和p22走长臂。p11和p20将经过fm之后，返回到分束器，而p12和p22将经过调制器和fm，被调制了bob端的信息之后，再返回到分束器；由于bob端和alice端的长臂和短臂的光程差相同，故p12和p20将同时到达分束器，在此处发生干涉，干涉信号被两个单光子探测器d1和d2获得。根据相应的量子密钥分配协议处理两个单光子探测器的探测结果，即可得到量子密钥。
然而，在现有的qkd系统中，被调制的光脉冲(如alice端的p2，bob端的p12)都要先经过一次调制器，再被fm将偏振方向旋转90度之后再经过一次调制器，而高速的调制器均为偏振相关的，例如，在通常情况下，对te偏振光的插损为6db，对tm偏振光的插损为30db，光脉冲一次往返就相当于衰减了36db，衰减过大。因此，现有的qkd系统只能采用低速率的调制器，无法满足高速通信的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种编码装置，该编码装置可以替换掉现有qkd系统中的fm和调制器，解决了现有的qkd系统只能采用低速率的调制器，无法满足高速通信要求的问题。
第一方面，提供一种编码装置，包括：偏振分束旋转器psr，偏振旋转结构和调制器，所述psr，具有三个端口，从所述psr的第一端口接收输入信号光，将所述输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，将所述第一偏振光通过所述psr的第二端口发送给所述偏振旋转结构，将所述第二偏振光通过所述psr的第三端口发送给所述调制器，其中，所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第一偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一偏振光，将所述旋转后的第一偏振光发送给所述调制器；所述调制器，用于对所述旋转后的第一偏振光进行调制，得到第一信号光，将所述第一信号光发送到所述psr的第三端口；还用于对所述第二偏振光进行调制，得到第二信号光，将所述第二信号光发送给所述偏振旋转结构；所述偏振旋转结构，还用于将所述第二信号光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述第一信号光和所述第二信号光进行合束，得到输出信号光，将所述输出信号光通过所述psr的第一端口发送出去，其中，所述输出信号光的偏振方向与所述输入信号光的偏振方向垂直。
在本发明实施例中，经过调制器的光脉冲的偏振方向一致，均为经过调制器之后损耗较低的偏振方向，故应用本发明实施例提供的编码装置的qkd系统可以使用高速调制器，满足高速通信的要求。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述调制器两端到达所述psr的光程相同，保证从psr分离的两束光可以同时到达所述调制器，缩短所述调制器进行调制所需的时间。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构包括相位调制器或动态偏振控制器。本发明实施例适用于平面光集成(planarlightwavecircuit，plc)技术，有利于该编码装置的小型化集成。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，在所述第一偏振光离开所述偏振旋转结构之后，所述第二信号光进入所述偏振旋转结构。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构包括法拉第晶体和偏振旋转器pr，所述法拉第晶体，具有两个端口，用于将从所述法拉第晶体的第一端口入射的光的偏振方向按第一方向旋转90度，将从所述法拉第晶体的第二端口入射的光的偏振方向按第二方向旋转90度，其中，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向，所述第二方向与所述第一方向相反；所述pr，具有两个端口，用于将从所述pr的两个端口入射的光的偏振方向均按第一方向旋转90度，其中，所述pr的第一端口与所述法拉第晶体的任一端口相连。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构还包括第一偏振片和第二偏振片，所述第一偏振片位于所述法拉第晶体和所述psr之间，用于将经过所述第一偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向；所述第二偏振片位于所述pr与所述调制器之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向，或所述第二偏振片位于所述法拉第晶体与所述pr之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向垂直的方向。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构还包括第一偏振片和第二偏振片，所述第一偏振片位于所述法拉第晶体和所述调制器之间，用于将经过所述第一偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向；所述第二偏振片位于所述pr与所述psr之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向，或所述第二偏振片位于所述法拉第晶体与所述pr之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向垂直的方向。
在第一方面的第五种和第六种可能的实现方式中，这两个偏振片可以保证偏振旋转结构的旋转角度不受温度和入射光波长的影响，无论角度如何偏移，都会由角度偏移转变成光强度偏移，应用于qkd系统时，可以提高系统的安全性和稳定性。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述psr，所述偏振旋转结构和所述调制器之间采用保偏光纤连接，保证编码装置中偏振状态的稳定。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述psr包括pbs和pr，所述pbs，用于将所述输入信号光分成偏振方向互相垂直的两个偏振光，还用于将偏振方向互相垂直的两个偏振光合成所述输出信号光；所述pr，位于所述pbs和所述偏振旋转结构之间或所述pbs和所述调制器之间，用于将经过所述pr的光的偏振方向按照第一方向旋转90度，其中，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向。
第二方面，提供一种光反射器，包括：psr和偏振旋转结构，所述psr具有三个端口，从所述psr的第一端口接收输入信号光，将所述输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，将所述第一偏振光和所述第二偏振光分别通过所述psr的第二端口和所述psr的第三端口发送给所述偏振旋转结构，其中，所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第一偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一偏振光，将所述旋转后的第一偏振光发送到所述psr的第三端口，将所述第二偏振光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述旋转后的第一偏振光和所述第二偏振光进行合束，得到输出信号光，将所述输出信号光通过所述psr的第一端口发送出去，其中，所述输出信号光的偏振方向与所述输入信号光的偏振方向垂直。
本发明实施例提供光反射器为环形结构，可以与调制器结合，形成一种带调制功能的装置，让经过该装置往返的光脉冲只需进过一次调制器，即可携带调制信息，降低系统损耗。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构包括相位调制器或动态偏振控制器。发明实施例适用于plc技术，有利于该光反射器的小型化集成。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，在所述第一偏振光离开所述偏振旋转结构之后，所述第二偏振光进入所述偏振旋转结构。
结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构包括法拉第晶体和偏振旋转器pr，所述法拉第晶体，具有两个端口，用于将从所述法拉第晶体的第一端口入射的光的偏振方向按第一方向旋转90度，将从所述法拉第晶体的第二端口入射的光的偏振方向按第二方向旋转90度，其中，所述第二方向与所述第一方向相反；所述pr，具有两个端口，用于将从所述pr的两个端口入射的光的偏振方向均按第一方向旋转90度，其中，所述pr的第一端口与所述法拉第晶体的任一端口相连。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构还包括第一偏振片和第二偏振片，所述第一偏振片位于所述法拉第晶体和所述psr之间，用于将经过所述第一偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向；所述第二偏振片位于所述pr与所述调制器之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向，或所述第二偏振片位于所述法拉第晶体与所述pr之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向垂直的方向。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述偏振旋转结构还包括第一偏振片和第二偏振片，所述第一偏振片位于所述法拉第晶体和所述调制器之间，用于将经过所述第一偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向；所述第二偏振片位于所述pr与所述psr之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向，或所述第二偏振片位于所述法拉第晶体与所述pr之间，用于将经过所述第二偏振片的光的偏振方向限定在与所述第一偏振光的偏振方向垂直的方向。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述psr，所述偏振旋转结构和所述调制器之间采用保偏光纤连接，保证光反射器中偏振状态的稳定。
结合第二方面或第二方面的第一种至第六种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述psr包括pbs和pr，所述pbs，用于将所述输入信号光分成偏振方向互相垂直的两个偏振光，还用于将偏振方向互相垂直的两个偏振光合成所述输出信号光；所述pr，位于所述pbs和所述偏振旋转结构之间，用于将经过所述pr的光的偏振方向按照第一方向旋转90度，其中，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向。
第三方面，提供一种编码结构，包括：分束器，光反射器和编码装置，所述分束器，用于接收输入信号光，将所述输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，将所述第一偏振光发送给所述光反射器，将所述第二偏振光发送给所述编码装置，其中，所述分束器到达所述光反射器的光程与所述分束器到达所述编码装置的光程不同；所述光反射器包括psr和偏振旋转结构，所述psr具有三个端口，从所述psr的第一端口接收所述第一偏振光，将所述第一偏振光分成第一子偏振光和第二子偏振光，将所述第一子偏振光和所述第二子偏振光分别通过所述psr的第二端口和所述psr的第三端口发送给所述偏振旋转结构，其中，所述第一子偏振光和所述第二子偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第一子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一子偏振光，将所述旋转后的第一子偏振光发送到所述psr的第三端口，将所述第二子偏振光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述旋转后的第一子偏振光和所述第二子偏振光进行合束，得到第三偏振光，将所述第三偏振光通过所述psr的第一端口发送到所述分束器，其中，所述第三偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向垂直；所述编码装置包括psr，偏振旋转结构和调制器，所述psr，具有三个端口，从所述psr的第一端口接收第二偏振光，将所述第二偏振光分成第三子偏振光和第四子偏振光，将所述第三子偏振光通过所述psr的第二端口发送给所述偏振旋转结构，将所述第四子偏振光通过所述psr的第三端口发送给所述调制器，其中，所述第三子偏振光和所述第四子偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第三子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第三子偏振光，将所述旋转后的第三子偏振光发送给所述调制器；所述调制器，用于对所述旋转后的第三子偏振光进行调制，得到第一信号光，将所述第一信号光发送到所述psr的第三端口；还用于对所述第四子偏振光进行调制，得到第二信号光，将所述第二信号光发送给所述偏振旋转结构；所述偏振旋转结构，还用于将所述第二信号光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述第一信号光和所述第二信号光进行合束，得到第四偏振光，将所述第四偏振光通过所述psr的第一端口发送到所述分束器，其中，所述第四偏振光的偏振方向与所述第二偏振光的偏振方向垂直；所述分束器，还用于将所述第三偏振光和所述第四偏振光发送出去。
本发明实施例提供的编码结构，包括了第一方面以及第二方面所述的编码装置和光反射器，具有自补偿偏振相关损耗的功能，且可以采用高速调制器，满足高速通信的要求。
结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述编码结构还包括两个光延时线，第一光延时线位于所述分束器和所述光反射器之间，第二光延时线位于所述分束器和所述编码装置之间，所述两个光延时线的长度不同。
第四方面，提供一种量子密钥发送设备，包括：量子光源，编码结构和衰减器，所述量子光源，用于发射光脉冲，将所述光脉冲发送给所述编码结构；所述编码结构包括：分束器，光反射器和编码装置，所述分束器，用于接收光脉冲，将所述光脉冲分成第一偏振光和第二偏振光，将所述第一偏振光发送给所述光反射器，将所述第二偏振光发送给所述编码装置，其中，所述分束器到达所述光反射器的光程与所述分束器到达所述编码装置的光程相差为n，n为自然数；所述光反射器包括psr和偏振旋转结构，所述psr具有三个端口，从所述psr的第一端口接收所述第一偏振光，将所述第一偏振光分成第一子偏振光和第二子偏振光，将所述第一子偏振光和所述第二子偏振光分别通过所述psr的第二端口和所述psr的第三端口发送给所述偏振旋转结构，其中，所述第一子偏振光和所述第二子偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第一子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一子偏振光，将所述旋转后的第一子偏振光发送到所述psr的第三端口，将所述第二子偏振光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述旋转后的第一子偏振光和所述第二子偏振光进行合束，得到第三偏振光，将所述第三偏振光通过所述psr的第一端口发送到所述分束器，其中，所述第三偏振光的偏振方向与所述第一偏振光的偏振方向垂直；所述编码装置包括psr，偏振旋转结构和调制器，所述psr，具有三个端口，从所述psr的第一端口接收第二偏振光，将所述第二偏振光分成第三子偏振光和第四子偏振光，将所述第三子偏振光通过所述psr的第二端口发送给所述偏振旋转结构，将所述第四子偏振光通过所述psr的第三端口发送给所述调制器，其中，所述第三子偏振光和所述第四子偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第三子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第三子偏振光，将所述旋转后的第三子偏振光发送给所述调制器；所述调制器，用于对所述旋转后的第三子偏振光进行调制，得到第一信号光，将所述第一信号光发送到所述psr的第三端口；还用于对所述第四子偏振光进行调制，得到第二信号光，将所述第二信号光发送给所述偏振旋转结构；所述偏振旋转结构，还用于将所述第二信号光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述第一信号光和所述第二信号光进行合束，得到第四偏振光，将所述第四偏振光通过所述psr的第一端口发送到所述分束器，其中，所述第四偏振光的偏振方向与所述第二偏振光的偏振方向垂直；所述分束器，还用于将所述第三偏振光和所述第四偏振光发送给所述衰减器；所述衰减器，用于将所述第三偏振光和所述第四偏振光衰减到单光子量级，通过量子信道将衰减后的第三偏振光和衰减后的第四偏振光发送出去。
本发明实施例提供的量子密钥发送设备，可以自补偿发送设备中的偏振相关损耗，保证发送出去的两个光脉冲具有相同的偏振方向，还可以采用高速调制器，满足高速通信的要求。
第五方面，提供一种量子密钥接收设备，包括：环形器，编码结构，第一单光子探测器和第二单光子探测器，
所述环形器，用于从量子信道接收衰减后的第三偏振光和衰减后的第四偏振光，将所述衰减后的第三偏振光和所述衰减后的第四偏振光发送给所述编码结构；
所述编码结构包括分束器，光反射器和编码装置，所述分束器，用于接收所述衰减后的第三偏振光和所述衰减后的第四偏振光，将所述衰减后的第三偏振光分成第一子偏振光和第二子偏振光，将所述衰减后的第四偏振光分成第三子偏振光和第四子偏振光，将所述第一子偏振光和所述第三子偏振光发送给所述光反射器，将所述第二子偏振光和所述第四子偏振光发送给所述编码装置，其中，所述分束器到达所述光反射器的光程与所述分束器到达所述编码装置的光程相差为n，n为自然数；
所述光反射器包括psr和偏振旋转结构，所述psr具有三个端口，从所述psr的第一端口接收所述第一子偏振光，将所述第一子偏振光分成第五子偏振光和第六子偏振光，将所述第五子偏振光和第六子偏振光分别通过所述psr的第二端口和所述psr的第三端口发送给所述偏振旋转结构，其中，所述第五子偏振光和所述第六子偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第五子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第五子偏振光，将所述旋转后的第五子偏振光发送到所述psr的第三端口，将所述第六子偏振光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述旋转后的第五子偏振光和所述第六子偏振光进行合束，得到第一输出偏振光，将所述第一输出偏振光通过所述psr的第一端口发送到所述分束器，其中，所述第一输出偏振光的偏振方向与所述第一子偏振光的偏振方向垂直；所述光反射器对所述第三子偏振光做同样处理，得到第二输出偏振光，将所述第二输出偏振光通过所述psr的第一端口发送给所述分束器，其中，所述第二输出偏振光的偏振方向与所述第三子偏振光的偏振方向垂直；
所述编码装置包括psr，偏振旋转结构和调制器，所述psr，具有三个端口，从所述psr的第一端口接收所述第二子偏振光，将所述第二子偏振光分成第七子偏振光和第八子偏振光，将所述第七子偏振光通过所述psr的第二端口发送给所述偏振旋转结构，将所述第八子偏振光通过所述psr的第三端口发送给所述调制器，其中，所述第七子偏振光和所述第八子偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第七子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第七子偏振光，将所述旋转后的第七子偏振光发送给所述调制器；所述调制器，用于对所述旋转后的第七子偏振光进行调制，得到第一信号光，将所述第一信号光发送到所述psr的第三端口；还用于对所述第八子偏振光进行调制，得到第二信号光，将所述第二信号光发送给所述偏振旋转结构；所述偏振旋转结构，还用于将所述第二信号光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述第一信号光和所述第二信号光进行合束，得到第三输出偏振光，将所述第三输出偏振光通过所述psr的第一端口发送到所述分束器，其中，所述第三输出偏振光的偏振方向与所述第二子偏振光的偏振方向垂直；所述编码装置对所述第四子偏振光做同样处理，得到第四输出偏振光，将所述第四输出偏振光通过所述psr的第一端口发送给所述分束器，其中，所述第四输出偏振光的偏振方向与所述第二子偏振光的偏振方向垂直；
所述分束器，还用于让所述第二输出信号光和所述第三输出信号光发生干涉，得到第一干涉光和第二干涉光，将所述第一干涉光和所述第二干涉光分别发送给所述环形器和所述第二单光子探测器；
所述环形器，还用于将所述第一干涉光发送给所述第一单光子探测器；
两个单光子探测器，分别用于对所述第一干涉光和所述第二干涉光进行检测。
本发明实施例提供的接收设备，具有自补偿接收设备中的偏振相关损耗的功能，保证发生干涉的两个输出偏振光的偏振方向一致，增强干涉效果，有利于提高量子密钥的生成率，还可以采用高速调制器，满足高速通信的要求。
第六方面，提供一种量子密钥分发系统，包括：如第四方面所述的发送设备以及如第七五面所述的接收设备。
第七方面，提供一种量子密钥发送设备，包括：分束器，单光子探测器，衰减器和编码装置，所述分束器，具有至少三个端口，第一端口和第二端口位于所述分束器的一侧，其余端口位于所述分束器的另一侧，所述第一端口连接所述衰减器，所述第二端口连接所述单光子探测器，所述第三端口连接量子信道；所述分束器用于从所述量子信道接收光脉冲，将所述光脉冲分成第一光脉冲和第二光脉冲，分别通过第一端口和第二端口发送出去；所述衰减器，还与所述编码装置相连，用于对输入到所述衰减器的光脉冲进行衰减；所述单光子探测器，用于检测输入到所述单光子探测器的光脉冲，其中，所述检测信息用于指示检测的光脉冲是否受到木马攻击；所述编码装置，包括偏振分束旋转器psr，偏振旋转结构和调制器，所述psr具有三个端口，所述psr的第一端口与所述衰减器相连，所述psr的第二端口与所述偏振旋转结构相连，所述psr的第三端口与所述调制器相连，用于从所述psr的第一端口接收输入光脉冲，将输入光脉冲分为第一偏振光和第二偏振光，将所述第一偏振光的偏振方向旋转90度，得到第三偏振光，将所述第一偏振光和所述第三偏振光分别通过所述psr的第二端口和所述psr的第三端口发送出去；所述调制器还与所述偏振旋转结构相连，用于对输入到所述调制器的光脉冲进行调制；所述偏振旋转结构，用于将从所述偏振旋转结构一侧进入的光脉冲的偏振方向旋转180度，从另一侧进入的光脉冲的偏振方向旋转0度，其中，所述编码装置的输出光脉冲和输入光脉冲的偏振方向互相垂直。
第八方面，提供一种量子密钥分发系统，包括：如第七方面所述的量子密钥放设备，以及现有的往返式qkd系统的接收设备。
第九方面，提供一种远端调制系统，包括激光器，偏振分束器pbs，远端调制装置和接收器，
所述激光器，与所述pbs的第二端口相连，用于发射第一偏振光；
所述pbs，具有三个端口，用于从所述pbs的第二端口接收所述第一偏振光，将所述第一偏振光从所述pbs的第一端口通过传输信道发送给所述远端调制装置；
所述远端调制装置，包括偏振分束旋转器psr，偏振旋转结构和调制器，所述psr，具有三个端口，从所述psr的第一端口接收输入信号光，将所述输入信号光分成第二偏振光和第三偏振光，将所述第二偏振光通过所述psr的第二端口发送给所述偏振旋转结构，将所述第三偏振光通过所述psr的第三端口发送给所述调制器，其中，所述输入信号光为所述第一偏振光经过所述传输信道所得，所述第二偏振光和所述第三偏振光的偏振模式相同；所述偏振旋转结构，用于将所述第二偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第二偏振光，将所述旋转后的第二偏振光发送给所述调制器；所述调制器，用于对所述旋转后的第二偏振光进行调制，得到第一信号光，将所述第一信号光发送到所述psr的第三端口；还用于对所述第三偏振光进行调制，得到第二信号光，将所述第二信号光发送给所述偏振旋转结构；所述偏振旋转结构，还用于将所述第二信号光发送到所述psr的第二端口；所述psr，还用于将所述第一信号光和所述第二信号光进行合束，得到输出信号光，将所述输出信号光从所述psr的第一端口通过所述传输信道发送给所述pbs，其中，所述输出信号光的偏振方向与所述输入信号光的偏振方向垂直；
所述pbs，还用于从所述pbs的第一端口接收第四偏振光，将所述第四偏振光通过所述pbs的第三端口发送给所述接收器，其中，所述第四偏振光为所述输出信号光经过所述传输信道所得；
所述接收器，用于对所述第四偏振光进行接收。
本发明实施例提供的远端调制系统，所述pbs只将第四偏振光发送给所述接收器，也只会引入与第四偏振光的偏振方向相同的噪声，相当于将噪声衰减了3db，此外，pbs也比现有远端调制系统采用的环形器的插损更低。
结合第九方面，在第九方面的第一种可能的实现方式中，所述远端调制系统还包括分束器，用于接收所述第一偏振光，将所述第一偏振光分成两份，一份发送给所述pbs，一份发送给所述接收器。本发明实施例可以应用于远端相干调制系统。
在本发明实施例中，经过调制器的光脉冲的偏振方向一致，均为经过调制器之后损耗较低的偏振方向，故应用本发明实施例提供的编码装置的qkd系统可以使用高速调制器，满足高速通信的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出现有的一种qkd系统；
图2示出本发明一实施例提供的编码装置；
图3(a)示出本发明另一实施例提供的编码装置；
图3(b)示出本发明另一实施例提供的编码装置；
图4(a)示出本发明另一实施例提供的编码装置；
图4(b)示出本发明另一实施例提供的编码装置；
图4(c)示出本发明另一实施例提供的编码装置；
图5示出本发明另一实施例提供的编码装置；
图6示出本发明另一实施例提供的光反射器；
图7示出本发明另一实施例提供的编码结构；
图8示出本发明另一实施例提供的量子密钥发送设备；
图9示出本发明另一实施例提供的量子密钥接收设备；
图10为光脉冲的偏振方向的变化示意图；
图11示出本发明另一实施例提供的qkd系统；
图12示出本发明另一实施例提供的远端调制系统；
图13示出本发明另一实施例提供的远端调制系统；
图14示出本发明另一实施例提供的远端调制系统中一种可能的接收器结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明的保护范围。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，否则应当理解为仅仅是起区分之用。
本发明实施例提供一种无需pc调节光脉冲的偏振态，即可具有偏振损耗自补偿功能的编码装置200，如图2所示，编码装置200包括psr210，偏振旋转结构220和调制器230，
psr210具有三个端口，从psr210的第一端口接收输入信号光，将输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，将第一偏振光通过psr210的第二端口发送给偏振旋转结构220，第二偏振光通过psr210的第三端口发送给调制器230，其中，第一偏振光和第二偏振光的偏振模式相同。
其中，psr210可以利用pbs和保偏光纤快慢轴对接实现，也就是说，在入射光被pbs分成te偏振光和tm偏振光之后，出射的te偏振光和tm偏振光的偏振方向全部对准保偏光纤的快轴或者全部对准慢轴，而不是te对准快轴，tm对准慢轴。此时，从psr210出射的偏振光对准保偏光纤相同的轴方向，故具有相同的偏振模式。
可选地，psr210还有另一种实现结构240，如图3(a)所示，包括pbs211和pr212；pbs211用于将输入信号光分成偏振方向互相垂直的两个偏振光；pr212位于pbs211和偏振旋转结构220之间，用于将经过pr212的光的偏振方向按照第一方向旋转90度，其中，第一方向为顺时针方向或逆时针方向。
需要说明的是，在本发明所有实施例中，偏振方向的变化，都为逆着光传播方向观察所得。
偏振旋转结构220，用于将第一偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一偏振光，将旋转后的第一偏振光发送到调制器230。
可选地，作为另一个实施例，偏振旋转结构220的一种实现结构250如图4(a)所示，其包括法拉第晶体221和pr222，法拉第晶体221，具有两个端口，用于将从法拉第晶体221的第一端口入射的光的偏振方向按第一方向旋转90度，将从法拉第晶体221的第二端口入射的光的偏振方向按第二方向旋转90度，其中，第二方向与第一方向相反；pr222，具有两个端口，用于将从pr222的两个端口入射的光的偏振方向均按第一方向旋转90度，其中，pr222的第一端口与法拉第晶体221的任一端口相连。因此，该偏振旋转结构250可以起到将从偏振旋转结构250一端入射的光的偏振方向旋转180度，从另一端入射的光的偏振方向旋转0度的功能。
进一步地，偏振旋转结构220的另一种实现结构260如图4(b)所示，其包括第一偏振片223和第二偏振片224，第一偏振片223位于法拉第晶体221和psr210之间，用于将经过第一偏振片223的光的偏振方向限定在与第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向；第二偏振片224位于pr222与调制器230之间，用于将经过第二偏振片224的光的偏振方向限定在与第一偏振光的偏振方向相同或相反的方向，或如图4(c)所示的实现结构270，第一偏振片223位置不变，第二偏振片224位于法拉第晶体221与pr222之间，用于将经过第二偏振片224的光的偏振方向限定在与第一偏振光的偏振方向垂直的方向。
或者，法拉第晶体221和pr222互换位置，换句话说，第一偏振片223可以位于法拉第晶体221和调制器230之间，第二偏振片224位于pr222与psr210之间，或第一偏振片223位于法拉第晶体221和调制器230之间，第二偏振片224位于法拉第晶体221与pr222之间，两个偏振片的功能与图4所示的偏振片一致。
其中，这两个偏振片可以保证法拉第晶体221的旋转角度不受温度和入射光波长的影响，不管法拉第晶体221的角度如何漂移，都会由角度偏移转换到光强度漂移，这种光强度漂移对偏振补偿的稳定性影响很小，一度的偏移角只会产生千万分之一的光强涨落。在qkd系统中，偏振方向偏移1度就会对整个系统的安全性产生巨大影响，窃听者eve可以直接利用这个漏洞窃取到有用信息，但光强的涨落对于系统的安全性几乎没有影响，因此，将本发明实施例应用于qkd系统中，可以提高qkd系统的安全性。
可选地，作为另一个实施例，如图5所示，偏振旋转结构220还有另一种实现方式280，包括相位调制器(phasemodulator，pm)或动态偏振控制器(dynamicpolarizationcontroler，dpc)。
假设从偏振旋转结构280两端入射的光脉冲记为p1和p2，p1的偏振方向被旋转180度，p2的偏振方向不变。由于pm或dpc均为主动控制器，不能同时处理两端入射的光信号，这就要求p2到达偏振旋转结构280时，p1已经处理完成，完全离开偏振旋转结构280。因此，要满足如下关系tac≥tab+tbc+wp，如图7所示，tab和tac分别是p1和p2到达偏振旋转结构280所需的时间，tbc是光脉冲p1在偏振旋转结构280进行偏振旋转所需的时间，wp是光脉冲p1的全脉宽。需要说明的是，虽然pm或dpc也跟入射光波长和温度有关，但由于是主动调制，可以实时的调整控制电压，补偿掉入射光波长和温度的影响。
一般意义上，pm只用于调制光信号的相位，并不能调节光信号的偏振方向，但是如果给一个光信号加一个π相位的调制，则相当于偏振方向旋转了180度。也就是说，假设光信号的平面波为
至于dpc，主要分为两种，分别为全光机械型和电光控制型，其中，全光机械型由于一般采用机械控制，速度较慢，但其直接作用于光纤，有插入损耗小的优势，适用于对速度要求不高的场景。而电光控制型包括电光、压电、磁光、液晶等类型，通过外加电场控制偏振态，速度可以达到毫秒量级，与现有技术的处理速度相当，但本发明实施例只需要利用dpc分别对p1和p2的偏振方向旋转0度和180度即可，控制复杂度较低，而且dpc也适用于plc技术，有利于设备的小型化集成。
需要说明的是，如果psr210和偏振旋转结构220集成在一起，则上述器件之间采用光波导连接；如果psr210和偏振旋转结构220为独立的器件，则上述器件之间采用保偏光纤连接。
调制器230，用于对旋转后的第一偏振光进行调制，得到第一信号光，将第一信号光发送到psr210的第三端口；还用于对第二偏振光进行调制，得到第二信号光，将第二信号光发送到偏振旋转结构220。
具体的，调制器230可以为强度调制器(intensitymodulator，im)，pm，正交相移键控调制器(quadraturephaseshiftkeyingmodulator，qpskmodulator)等，本发明实施例对此不做限定。
可选地，调制器230两端到达psr210的光程相同，保证调制器230可以同时处理被psr210分开的两束偏振光，有利于提高处理速度。具体的，psr210，偏振旋转结构220以及调制器230之间采用光波导或保偏光纤连接。
需要说明的是，高速调制器都是偏振相关的，对入射光的te偏振模式和tm偏振模式的损耗是不同的，相差一般在20个db以上，通常情况下，te偏振模式的损耗约为6db，tm偏振模式的损耗约为30db，而30db的损耗在通信系统中，尤其在光强很弱的量子通信系统中是无法接受的。在本发明实施例中，psr210分出的两束偏振光偏振模式相同，均为te偏振光，可以支持高速调制器，不用担心引入通信系统无法承受的损耗。
应理解，如果编码装置200采用特殊的对tm偏振光损耗低的调制器，本发明实施例也可以让pbs210分出的两束偏振光均为tm偏振光。
偏振旋转结构220，还用于将第二信号光发送到psr210的第二端口。
可选地，以图4(a)所示的偏振旋转结构250为例，pr222还用于从psr210的第三端口接收第一信号光，将第一信号光的偏振方向按第一方向旋转90度，得到旋转后的第一信号光；法拉第晶体221还用于将旋转后的第一信号光的偏振方向沿第二方向旋转90度，恢复出第一信号光，其中，第一方向为顺时针方向或逆时针方向，第二方向与第一方向相反。
psr210，还用于将第一信号光和第二信号光进行合束，得到输出信号光，将输出信号光通过psr210的第一端口发送出去，其中，输出信号光的偏振方向与输入信号光的偏振方向垂直。
可选地，作为另一个实施例，psr240包括pbs211和pr212，如图3(a)所示，pbs211还用于将偏振方向互相垂直的两个信号光合成输出信号光；pr212位于pbs211和偏振旋转结构220之间，用于将经过pr212的光的偏振方向按照第一方向旋转90度，其中，第一方向为顺时针方向或逆时针方向。
另外，psr240也可如图3(b)所示，包括pbs211和pr212，其中，pr212位于pbs211和调制器230之间，功能与图3(a)所示结构类似，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的编码装置200包括三端口的psr210，偏振旋转结构220和调制器230；从psr210的第一端口接收输入信号光，将输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，其中，第一偏振光和第二偏振光的偏振模式相同；将第一偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一偏振光；对旋转后的第一偏振光和第二偏振光进行调制，分别得到第一信号光和第二信号光，再对第一信号光和第二信号光进行合束，得到输出信号光，将输出信号光通过psr210的第一端口发送出去，其中，输出信号光的偏振方向与输入信号光的偏振方向垂直。
本发明实施例提供的编码装置200可以支持高速调制器，无需担心引入通信系统无法承受的损耗，满足高速通信的要求。
本发明实施例还提供一种光反射器600，如图6所示，包括：psr601和偏振旋转结构602，
psr601具有三个端口，从psr601的第一端口接收输入信号光，将输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，将第一偏振光和第二偏振光分别通过psr601的第二端口和psr601的第三端口发送给偏振旋转结构602，其中，第一偏振光和第二偏振光的偏振模式相同；
偏振旋转结构602，用于将第一偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一偏振光，将旋转后的第一偏振光发送到psr601的第三端口，将第二偏振光发送到psr601的第二端口；
psr601，还用于将旋转后的第一偏振光和第二偏振光进行合束，得到输出信号光，将输出信号光通过psr601的第一端口发送出去，其中，输出信号光的偏振方向与输入信号光的偏振方向垂直。
本发明另一实施例提供一种编码结构700，其可能的结构如图7所示，包括：分束器710，光反射器600和编码装置200，
分束器710，用于接收输入信号光，将输入信号光分成第一偏振光和第二偏振光，将第一偏振光发送给光反射器600，将第二偏振光发送给编码装置200，其中，分束器710到达光反射器600的光程与分束器710到达编码装置200的光程不同。
光反射器600包括psr601和偏振旋转结构602，psr601具有三个端口，从psr601的第一端口接收第一偏振光，将第一偏振光分成第一子偏振光和第二子偏振光，将第一子偏振光和第二子偏振光分别通过psr601的第二端口和psr601的第三端口发送给偏振旋转结构602，其中，第一子偏振光和第二子偏振光的偏振模式相同；偏振旋转结构602，用于将第一子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第一子偏振光，将旋转后的第一子偏振光发送到psr601的第三端口，将第二子偏振光发送到psr601的第二端口；psr601，还用于将旋转后的第一子偏振光和第二子偏振光进行合束，得到第三偏振光，将第三偏振光通过psr601的第一端口发送到分束器710，其中，第三偏振光的偏振方向与第一偏振光的偏振方向垂直。
编码装置200包括psr210，偏振旋转结构220和调制器230，psr210，具有三个端口，从psr210的第一端口接收第二偏振光，将第二偏振光分成第三子偏振光和第四子偏振光，将第三子偏振光通过psr210的第二端口发送给偏振旋转结构220，将第四子偏振光通过psr210的第三端口发送给调制器230，其中，第三子偏振光和第四子偏振光的偏振模式相同；偏振旋转结构220，用于将第三子偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第三子偏振光，将旋转后的第三子偏振光发送给调制器230；调制器230，用于对旋转后的第三子偏振光进行调制，得到第一信号光，将第一信号光发送到psr210的第三端口；还用于对第四子偏振光进行调制，得到第二信号光，将第二信号光发送给偏振旋转结构220；偏振旋转结构220，还用于将第二信号光发送到psr210的第二端口；psr210，还用于将第一信号光和第二信号光进行合束，得到第四偏振光，将第四偏振光通过psr210的第一端口发送到分束器710，其中，第四偏振光的偏振方向与第二偏振光的偏振方向垂直；分束器710，还用于将第三偏振光和第四偏振光发送出去。
具体的，由于分束器710到达光反射器600的光程与分束器710到达编码装置200的光程不同，故第三偏振光和第四偏振光不会同时到达分束器710。
可选地，该编码结构700还包括两个光延时线720，第一光延时线721位于分束器710和光反射器600之间，第二光延时线722位于分束器710和编码装置200之间，其中，第一光延时线721和第二光延时线722的长度不同。
在本发明实施例中，由于采用光反射器600和编码装置200，故编码结构700同样可以支持高速调制器，可以满足高速通信的要求。
应理解，图7示出了一种可能的编码结构700，光反射器600与编码装置200的位置也可以调换，本实施例对此不做限定。
本发明另一实施例提供一种量子密钥发送设备800，如图8所示，包括：量子光源810，编码结构700和衰减器820，
量子光源810，用于发射光脉冲，将光脉冲发送给编码结构700。
编码结构700为如图7所示的编码结构，量子光源发送的光脉冲即为编码结构700的输入信号光，对该输入信号光做同样处理之后，得到第三偏振光和第四偏振光，将第三偏振光和第四偏振光发送给衰减器820。对该输入信号光的处理方式在之前实施例已经详细描述过，本发明实施例在此不再赘述。
具体的，编码结构700中的光反射器600和编码装置200还包括光开关或im，此时，该量子密钥发送设备800可以支持相位加路径编码的六态量子密钥分发协议或参考系无关协议。
衰减器820，用于将第三偏振光和第四偏振光衰减到单光子量级，通过量子信道将衰减后的第三偏振光和衰减后的第四偏振光发送出去。
其中，单光子量级指平均每个光脉冲包含的光子数在个位数，即每个光脉冲的能量约为1e-18或1e-19焦耳左右。
本发明实施例提供的量子密钥发送设备，可以支持高速调制器，满足高速通信的要求。
本发明另一实施例提供一种量子密钥接收设备900，如图9所示，包括：环形器910，编码结构700，第一单光子探测器920和第二单光子探测器930，
环形器910，用于从量子信道接收衰减后的第三偏振光和衰减后的第四偏振光，将衰减后的第三偏振光和衰减后的第四偏振光发送给编码结构700，其中，两个偏振光的偏振方向相同。
编码结构700为如图7所示的编码结构，包括分束器710，光反射器600和编码装置200，其中，衰减后的第三偏振光和衰减后的第四偏振光均为编码结构700的输入信号光，记为第一输入信号光和第二输入信号光。
分束器710用于接收这两个输入信号光，将第一输入信号光分成第一子偏振光和第二子偏振光，将第二输入信号光分成第三子偏振光和第四子偏振光，将第一子偏振光和第三子偏振光发送给光反射器600，将第二子偏振光和第四子偏振光发送给编码装置200，其中，分束器710到达光反射器600的光程与分束器710到达编码装置200的光程差与发送设备中相应的光程差相同。
光反射器600，用于接收第一子偏振光和第三子偏振光，分别对这两束偏振光进行处理，得到第一输出偏振光和第二输出偏振光，其中，第一子偏振光和第三子偏振光均为光反射器600的输入信号光，具体的处理方式在之前实施例已经描述过，本发明在此不再赘述。
编码装置200，用于接收第二子偏振光和第四子偏振光，分别对这两束偏振光进行处理，得到第三输出偏振光和第四输出偏振光，其中，第二子偏振光和第四子偏振光均为编码装置200的输入信号光，具体的处理方式在之前实施例也已经描述过，本发明在此不再赘述。
分束器710，还用于让第二输出偏振光和第三输出偏振光发生干涉，得到第一干涉光和第二干涉光，将第一干涉光和第二干涉光分别发送给环形器910和第二单光子探测器930。
具体的，在编码结构700中，分束器710到达光反射器600的光程与分束器710到达编码装置200的光程不同，假设分束器710到达光反射器600的光程较短，则将分束器710到光反射器600的路径称为短臂，将分束器710到编码装置200的路径称为长臂，故发送设备将发出两个偏振光。在接收设备中，假设第一偏振光比第二偏振光先到达，编码结构700中的分束器710将第一偏振光分为第一子偏振光和第二子偏振光，将第二偏振光分为第三子偏振光和第四子偏振光；第一子偏振光和第三子偏振光走短臂，经过光反射器600之后，分别得到第一输出偏振光和第二输出偏振光，第二子偏振光和第四子偏振光走长臂，经过编码装置200之后，分别得到第三输出偏振光和第四输出偏振光。由于接收设备和发送设备中的编码结构完全相同，均为如图7所示的编码结构700，接收设备中分束器710到光反射器600和编码装置200的光程差与发送设备中的相应光程差一致，也就是说，在发送设备和接收设备中，既走过长臂也走过短臂的光将同时到达分束器。因此，第二输出偏振光和第三输出偏振光将同时到达分束器710，在分束器710处发生干涉，得到第一干涉光和第二干涉光。
环形器910，还用于将第一干涉光发送给第一单光子探测器920。
两个单光子探测器，分别用于对第一干涉光和第二干涉光进行检测，根据相关的量子密钥分配协议，得到量子密钥。
需要说明的是，如果想从第一干涉光和第二干涉光中得到量子密钥，发生干涉的两个输出信号光需要分别携带发送设备和接收设备的调制信息。在本发明实施例中，由于第一偏振光比第二偏振光先到达接收设备，故第一偏振光在发送设备中走短臂，第二偏振光在发送设备中走长臂。假设编码装置200在短臂上，则第二输出偏振光将携带发送设备的调制信息，第三输出偏振光将携带接收设备的调制信息；假设编码装置200在长臂上，则第二输出偏振光将携带接收设备的调制信息，第三输出偏振光将携带发送设备的调制信息。因此，本发明实施例可以保证获得量子密钥。
另外，本发明实施例还具有自补偿偏振相关损耗的功能，由于每束光都可以分为偏振方向互相垂直的两种偏振光来看，而偏振损耗主要就是由光的两个偏振方向的损耗不一致导致的。假设输入信号光从分束器710到达光反射器600的过程中，该输入信号光的te偏振光损耗1db，tm偏振光损耗3db，故该输入信号光到达光反射器600时，偏振方向与在分束器710时不同，如图10所示,输入信号光在b处与a处偏振方向不同；如果光反射器200的输出信号光的偏振方向与输入信号光的偏振方向垂直，此时输出信号光的te偏振光对应于输入信号光的tm偏振光，输出信号光的tm偏振光对应于输入信号光的te偏振光；因此，从输入信号光从分束器710到光反射器600，再到输出信号光返回分束器710这整个过程，两个偏振方向的光损耗均为4db，两个偏振方向的损耗一致，也就是说，由中间传输过程引入的偏振损耗为0，返回到分束器710的输出信号光与从分束器710出发的输入信号光的偏振方向垂直，如图10所示，输入信号光在d处与a处偏振方向垂直。由于经过编码装置200的输出光和输入光的偏振方向也相互垂直，故也可以保证从输入信号光从分束器710到编码装置200，再到输出信号光返回分束器710这整个过程，两个偏振方向的损耗一致。
因此，本发明实施例提供的接收设备，可以支持高速调制器，满足高速通信的要求，还可以自补偿接收设备中的偏振相关损耗，保证发生干涉的两个输出偏振光的偏振方向一致，增强干涉效果，有利于提高量子密钥的生成率。
本发明另一实施例提供一种qkd系统，包括：之前实施例描述的量子密钥发送设备800和量子密钥接收设备900。具体的工作流程如下：
量子光源810位于发送设备800中，用于产生光脉冲，该光脉冲经过分束器710，被分成两个偏振光p1和p2，偏振光p1走短臂，p2走长臂；p1经过光反射器600之后，返回到分束器710，p2经过编码装置200之后，返回到分束器710，两个偏振光p1和p2依次经过衰减器820，被衰减到单光子量级之后，通过量子信道发送到接收设备900，其中，p2在编码装置200中被调制了发送设备的信息。
在接收设备900中，p1和p2依次被环形器910接收，并发送给分束器710，偏振光p1被分成p11和p12，偏振光p2被分成p20和p22，其中，p11和p20走短臂，p12和p22走长臂。p11和p20将经过光反射器600之后，返回到分束器710，而p12和p22将经过编码装置200，被调制了接收设备的信息之后，再返回到分束器710；由于接收设备900和发送设备800中长臂和短臂的光程差相同，故p12和p20将同时到达分束器710，在此处发生干涉，干涉信号被两个单光子探测器920和930获得。根据相应的量子密钥分配协议处理两个单光子探测器的探测结果，即可得到量子密钥。
应理解，光反射器600和编码装置200对偏振光的处理过程在之前的实施例已经详细描述过，本发明实施例在此不再赘述。
本发明实施例提供的qkd系统，可以支持高速调制器，满足高速通信的要求，还可以自补偿系统中的偏振相关损耗，保证发生干涉的两个输出偏振光的偏振方向一致，增强干涉效果，有利于提高量子密钥的生成率。
本发明另一实施例提供一种qkd系统，如图11所示，包括alice端和bob端，该alice端包括编码装置200，衰减器1110，分束器1120和单光子探测器1130，该bob端采用现有的往返式qkd系统的bob端；
分束器1120，具有至少三个端口，第一端口和第二端口位于分束器1120的一侧，其余端口位于分束器1120的另一侧，该第一端口连接衰减器1110，该第二端口连接单光子探测器1130，该第三端口连接量子信道；分束器1120用于从量子信道接收光脉冲，将该光脉冲分成第一光脉冲和第二光脉冲，分别通过该第一端口和该第二端口发送出去；
衰减器1110，还与编码装置200相连，用于对输入到衰减器220的光脉冲进行衰减；
单光子探测器1130，用于检测输入到单光子探测器1130的光脉冲，其中，该检测信息用于指示检测的光脉冲是否受到木马攻击；
编码装置200，包括psr210，偏振旋转结构220和调制器230，psr210具有三个端口，psr210的第一端口与衰减器220相连，psr210的第二端口与偏振旋转结构220相连，psr210的第三端口与调制器230相连，用于从psr210的第一端口接收输入光脉冲，将输入光脉冲分为第一偏振光和第二偏振光，将第一偏振光的偏振方向旋转90度，得到第三偏振光，将第一偏振光和第三偏振光分别通过psr210的第二端口和psr210的第三端口发送出去；调制器230还与偏振旋转结构220相连，用于对输入到调制器230的光脉冲进行调制；偏振旋转结构220，用于将从偏振旋转结构220一侧进入的光脉冲的偏振方向旋转180度，从另一侧进入的光脉冲的偏振方向旋转0度，其中，编码装置200的输出光脉冲和输入光脉冲的偏振方向互相垂直。
本发明实施例提供的qkd系统与现有的往返式qkd系统相比，在发送端无需采用pc，也就不受pc纠偏速度的影响，系统速率获得提升。
另外，编码装置200不仅可以作为qkd系统的编码装置，应用于量子通信领域，也可以作为远端调制装置，应用于经典光领域。
本发明另一实施例提供一种远端调制系统，如图12所示，包括：激光器1200，pbs1220，远端调制装置1230和接收器1240，
激光器1200，与pbs1220的第二端口相连，用于发射第一偏振光；
需要说明的是，激光器产生的光既可以为te偏振光，也可以为tm偏振光。
pbs1220，具有三个端口，用于从pbs1220的第二端口接收第一偏振光，将第一偏振光从pbs1220的第一端口通过传输信道发送给远端调制装置1230；
远端调制装置1230，包括psr1231，偏振旋转结构1232和调制器1233，psr1231，具有三个端口，从psr1231的第一端口接收输入信号光，将输入信号光分成第二偏振光和第三偏振光，将第二偏振光通过psr1231的第二端口发送给偏振旋转结构1232，将第三偏振光通过psr1231的第三端口发送给调制器1233，其中，输入信号光为第一偏振光经过传输信道所得，第二偏振光和第三偏振光的偏振模式相同；偏振旋转结构1232，用于将第二偏振光的偏振方向旋转180度，得到旋转后的第二偏振光，将旋转后的第二偏振光发送给调制器1233；调制器1233，用于对旋转后的第二偏振光进行调制，得到第一信号光，将第一信号光发送到psr1231的第三端口；还用于对第三偏振光进行调制，得到第二信号光，将第二信号光发送给偏振旋转结构1232；偏振旋转结构1232，还用于将第二信号光发送到psr1231的第二端口；psr1231，还用于将第一信号光和第二信号光进行合束，得到输出信号光，将输出信号光从psr1231的第一端口通过传输信道发送给pbs1220，其中，输出信号光的偏振方向与输入信号光的偏振方向垂直；
具体的，远端调制装置1230中的调制器可以为pm，im，qpskmodulator等，本发明实施例对此不做限定。
pbs1220，还用于从pbs1220的第一端口接收第四偏振光，将第四偏振光通过pbs1220的第三端口发送给接收器1240，其中，第四偏振光为输出信号光经过传输信道所得；
接收器1240，用于对第四偏振光进行接收。
在本发明实施例提供的远端调制系统中，假设激光器1200产生的偏振光为te偏振光，pbs1220的第一端口与传输信道相连，pbs1220的第二端口为te偏振端口，pbs1220的第三端口为tm偏振端口，该远端调制系统的工作流程如下：
激光器1200产生te偏振光，该te偏振光到达pbs1220的第二端口后，将通过传输信道到达远端调制装置1230，由于传输信道的影响，该te偏振光的偏振方向会发生变化，可将到达远端调制装置1230的光记为输入信号光；在远端调制装置1230中，对输入信号光进行调制，得到输出信号光，将该输出信号光反射回去，其中，由于远端调制装置1230的输出信号光和输入信号光的偏振方向互相垂直，具有自补偿偏振损耗的功能，即在该输出信号光返回到pbs1220时，该输出信号光的偏振方向将与从pbs1220发射的te偏振光的偏振方向互相垂直，也就是说，该输出信号光将变为tm偏振光。具体的偏振损耗自补偿原理在之前的实施例已经描述过，在此不再赘述。
由于该输出信号光通过该传输信道返回pbs1220时，变为tm偏振光，故该输出信号光将从pbs1220的第三端口输出，到达接收器1240；在接收器1240中，对该输出信号光进行解调，提取调制信息。
综上所述，本发明实施例提供的远端调制系统，pbs1220只将一个偏振方向的光发送给接收器1240，也只会引入与该偏振方向相同的噪声，相当于将噪声衰减了3db，此外，pbs也比现有远端调制系统采用的环形器的插损更低。
需要说明的是，如果远端调制装置1230中的调制器为im，则对输入信号光进行强度调制，接收器1240可以采用直接检测的方式对输出信号光进行解调，如果远端调制装置1230中的调制器为pm，qpskmodulator等，则对输入信号光进行相位调制或相位及强度联合调制，此时，接收器1240将采用相干接收的方式，利用本振光对接收光进行解调；其中，激光器1200，pbs1220和接收器1240之间采用保偏光纤或保偏波导连接。
可选地，如图13所示，该远端调制系统还包括分束器1250，该分束器1250在激光器1200和pbs1220之间，用于将激光器1200的输出光分成两份，一份发送给pbs1220，另一份发送给接收器1240，作为本振光。
此时，由于接收器1240接收的输出信号光具有确定的偏振方向，不需要双偏振接收，因此，相比现有的相干接收器，接收器1240可以采用如图14所示的单偏相干接收器，单偏相干接收器具有结构简单、插损小的特点，该特点可以给整个系统带来成本低、功耗低、传输距离长的好处。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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