用于量子密钥分发系统的发射装置的制作方法

1.本实用新型涉及量子通信技术领域，尤其涉及用于量子密钥分发系统的发射装置。


背景技术：

2.目前，在用于量子密钥分发系统的发射装置所采用的相位编码技术中，主要使用不等臂干涉仪将光源产生的光脉冲分为前后两个光脉冲，然后通过相位调制器在前后两个脉冲之间调制出0、π/2、π和3π/2四种不同的相位差来编码和承载信息。换言之，相位调制器必须加载四种不同的相位调制电压并且在这四种不同的相位调制电压之间来回反复切换。然而，这种反复切换相位调制电压的方式不仅会增大相位调制电压的加载难度，而且还会导致加载的相位调制电压不稳定，而这种不稳定会降低量子密钥分发系统的相位差调制精度和成码率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供用于量子密钥分发系统的发射装置。
4.根据本实用新型的一方面，提供一种用于量子密钥分发系统的发射装置，所述发射装置包括：第一激光器，被配置为输出第一路光脉冲；第二激光器，被配置为输出第二路光脉冲；不等臂干涉仪，被配置为将所述光脉冲分成时间上相邻的两路子光脉冲；相位调制器，被配置为在所述相位调制器未向所述子光脉冲施加相位调制电压的情况下，基于所述两路子光脉冲在所述不等臂干涉仪的分束器和/或合束器上的相位变化而在所述两路子光脉冲之间形成用于进行相位编码的第一相位差或第二相位差，并且在所述相位调制器向所述子光脉冲施加相位调制电压的情况下，对所述子光脉冲进行相位调制，以基于所述相位变化以及由所述相位调制电压引起的相位差而在所述两路光脉冲之间形成用于进行相位编码的第三相位差或第四相位差。
5.优选地，所述相位编码基于bb84协议。
6.优选地，由所述相位调制电压引起的相位差为π/2。
7.优选地，所述第一相位差、所述第二相位差、所述第三相位差和所述第四相位差分别为π、0、3π/2和π/2。
8.本实用新型所提供的用于量子密钥分发系统的发射装置不仅能够避免因在不同的相位调制电压之间来回反复切换而导致相位调制电压不稳定的问题，而且还能够有效地降低相位调制难度和相位调制电压驱动电路的输出功率。这样可在很大程度上提升量子密钥分发系统的相位差调制精度和成码率。
附图说明
9.通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述目的和特点将会变得更加清楚。
10.图1示出了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置的结构示意图。
11.图2示出了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置进行相位编码的脉冲调制示意图。
12.图3示出了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置的相位调制器施加不同相位调制电压的脉冲波形示意图。
具体实施方式
13.下面，将参照附图来详细说明本实用新型的实施例。
14.图1示出了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置的结构示意图。
15.参照图1，本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置可包括第一激光器laser1、第二激光器laser2、不等臂干涉仪m
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z、相位调制器pm以及控制器（未示出），其中，第一激光器laser1可被配置为输出第一路光脉冲；第二激光器laser2可被配置为输出第二路光脉冲；不等臂干涉仪m
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z可被配置为将上述光脉冲分成时间上相邻的两路子光脉冲；相位调制器pm可被配置为向两路子光脉冲中的沿着不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压；控制器可被配置为在相位调制器pm未向沿着不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压的情况下，基于两路子光脉冲在不等臂干涉仪m
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z的分束器pbs1和/或合束器pbs2上的相位变化而在两路子光脉冲之间形成用于进行相位编码的第一相位差或第二相位差，并且在相位调制器pm向沿着不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压的情况下，对沿着不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲进行相位调制，以基于两路子光脉冲在不等臂干涉仪m
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z的分束器pbs1和/或合束器pbs2上的相位变化以及由相位调制电压引起的相位差而在两路光脉冲之间形成用于进行相位编码的第三相位差或第四相位差。
16.在图1所示的用于量子密钥分发系统的发射装置中，由第一路光脉冲分成的两路子光脉冲中的沿着不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲的相位可因分束器pbs1和合束器pbs2的反射而增加π，而由第一路光脉冲分成的两路子光脉冲中的沿着不等臂干涉仪m
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z的短臂l2传输的子光脉冲的相位可因分束器pbs1和合束器pbs2的透射而并未发生变化，因此，在相位调制器pm未向不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压的情况下，可在这两路子光脉冲之间形成第一相位差π。相应地，在相位调制器pm向不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压的情况下，如果由相位调制电压引起的相位差为π/2，则可在这两路子光脉冲之间形成第三相位差3π/2。
17.类似地，在图1所示的用于量子密钥分发系统的发射装置中，由第二路光脉冲分成的两路子光脉冲中的沿着不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲的相位可因合束器pbs2的反射而增加π/2，而由第二路光脉冲分成的两路子光脉冲中的沿着不等臂干涉仪m
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z的短臂l2传输的子光脉冲的相位可因分束器pbs1的反射而增加π/2，因此，在相位调制器pm未向不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压的情况下，可在这两路子光脉冲之间形成第二相位差0。相应地，在相位调制器pm向不等臂干涉仪m
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z的长臂l1传输的子光脉冲施加相位调制电压的情况下，如果由相位调制电压引起的相位差为π/2，则可在这两路子光脉冲之间形成第四相位差π/2。
18.应当理解，尽管上面描述了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置进行
相位编码的示例，但是本实用新型并不限于此。
19.图2示出了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置进行相位编码的脉冲调制示意图。
20.可以看出，在本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置中，通过使用第一激光器laser1和第二激光器laser2，相位调制器pm仅需施加对应于π/2的相位调制电压（即，由该相位调制电压引起的相位差为π/2）即可调制出用于在量子通信中进行相位编码的四种相位差，其分别为π、0、3π/2和π/2。这样不仅能够避免相位调制器在不同的相位调制电压之间来回反复切换而导致的相位调制电压不稳定的问题，而且还能够减少相位调制器施加相位调制电压的次数。这样可在很大程度上提升量子密钥分发系统的相位差调制精度和成码率。
21.另外，还应当理解，尽管上面描述了使用对应于π/2的相位调制电压来调制第三相位差3π/2和第四相位差π/2的示例，但是本实用新型并不限于此，根据需要，也可使用其他的相位调制电压来调制相位差。
22.图3示出了本实用新型的用于量子密钥分发系统的发射装置的相位调制器施加不同相位调制电压的脉冲波形示意图。
23.参照图3，相位调制器pm所施加的相位调制电压可包括，但不限于，对应于π/2的相位调制电压、对应于π的相位调制电压以及对应于3π/2的相位调制电压。然而，与对应于π/2的相位调制电压的脉冲波形相比，对应于π的相位调制电压以及对应于3π/2的相位调制电压的脉冲波形的上升沿t1更为陡峭，这会增大相位调制难度。另外，与对应于π/2的相位调制电压的脉冲波形相比，对应于π的相位调制电压以及对应于3π/2的相位调制电压的脉冲波形的平坦区域t2的幅值更高，这会增大相位调制电压驱动电路的输出功率。特别是，在系统处于高速编码的情况下，使用对应于π的相位调制电压或对应于3π/2的相位调制电压来调制相位差将很难满足量子密钥分发系统在高速编码下的性能要求。因此，在上述示例中，使用对应于π/2的相位调制电压来调制相位差还能够进一步降低相位调制难度和相位调制电压驱动电路的输出功率，以满足量子密钥分发系统在高速编码下的性能要求。
24.尽管已参照优选实施例表示和描述了本技术，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本技术的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。