[发明专利]一种异地共享真随机数序列的光学系统

权利要求书

1、一种光纤量子密钥分配系统，包括：发送方、接收方、连接发送方和接收方的量子信道；

其中，所述发送方包括脉冲光源(1)、光纤环行器(2)、分束器(3)、四端口偏振分束合路器(4)、第一相位调制器(5)、第一45°偏振旋转法拉第镜(6)、第一单光子探测器(7)和第二单光子探测器(8)；

其中，所述光纤环行器(2)的入射端口(A)连接脉冲光源(1)，接收所述脉冲光源(1)发射的光脉冲，所述光纤环行器(2)的出射端口(B)连接所述分束器(3)的入射端口(D)；所述分束器(3)将从所述光纤环行器(2)接收的光脉冲分为两束；所述四端口偏振分束合路器(4)的两个入射端口(H)和(I)分别连接所述分束器(3)的出射端口(G)和(F)，用于分别接收所述分束器(3)的分束光；所述四端口偏振分束合路器(4)的出射端口(J)依次连接第一相位调制器(5)和第一45°偏振旋转法拉第镜(6)，所述发送方的相位调制器(5)上加电压调制信号对光脉冲进行调制；第一45°偏振旋转法拉第镜(6)将光脉冲反射，返回到所述四端口偏振分束合路器(4)，所述四端口偏振分束合路器(4)的出射端口(K)连接量子信道(9)；

其中，所述接收方包括顺序连接的第二相位调制器(10)、光衰减器(11)和第二45°偏振旋转法拉第镜(12)，所述第二相位调制器(10)的入射端连接量子信道(9)；所述第二相位调制器(10)上加电压调制信号对光脉冲进行调制；所述光衰减器(11)将调制光衰减为单光子，所述第二45°偏振旋转法拉第镜(12)将光脉冲反射通过量子信道(9)返回发送方；

其中，所述发送方光纤环行器(2)的(C)端连接第一单光子探测器(7)，将接收经过干涉而从所述分束器(3)的端口(D)返回的单光子光脉冲，并将其发送给所述第一个单光子探测器(7)；所述分束器(3)的另一端口(E)连接第二单光子探测器(8)，将接收经过干涉而从所述分束器(3)的端口(E)返回的单光子脉冲，并将其发送给所述第二单光子探测器(8)，

其中，所述单光子探测器(7)和单光子探测器(8)的输出序列用于形成量子密码本。

2、权利要求1的系统，其中，所述脉冲光源可以是脉冲激光器；所述脉冲光源可以发射平行偏振的光脉冲。

3、权利要求1的系统，其中，所述分束器(3)为2×2分束器；所述分束器(3)将接收的光脉冲分为强度相等的两束，并将接收返回的两束单光子脉冲进行干涉后输出。

4、权利要求1的系统，其中，所述四端口偏振分束合路器(4)分别将所述分束器(3)的两束输出光脉冲向连接不同相位调制器的端口输出，构成干涉光路的分时复用。

5、权利要求1的系统，其中，所述第一相位调制器(5)上加随机的电压调制信号对光脉冲的相位进行调制，并记录为调制基的随机序列。

6、权利要求1的系统，其中，所述第二相位调制器(10)上加随机的电压调制信号对光脉冲的相位进行调制，并记录其调制基以及预先定义的0和1编码的随机序列。

7、权利要求4的系统，其中，所述四端口偏振分束合路器(4)的入射端口(I)输入的光束直接透射穿过所述四端口偏振分束合路器(4)，从所述四端口偏振分束合路器(4)的出射端口(K)输出。

8、权利要求4的系统，其中，所述四端口偏振分束合路器(4)的入射端口(H)输入的光束，从出射端口(J)输出，经第一相位调制器(5)和第一45°偏振旋转法拉第镜(6)反射，返回所述四端口偏振分束合路器(4)，变为与其垂直的偏振状态，并从所述四端口偏振分束合路器(4)的出射端口(K)输出。

9、权利要求4的系统，其中，所述四端口偏振分束合路器(4)的端口(K)接收的经第一45°偏振旋转法拉第镜(6)和第二45°偏振旋转法拉第镜(12)反射的单光子脉冲，直接从所述四端口偏振分束合路器(4)的端口(I)输出；所述四端口偏振分束合路器(4)的端口(K)接收的仅经第二45°偏振旋转法拉第镜(12)反射的单光子脉冲，从端口(J)输出被第一45°偏振旋转法拉第镜(6)反射，从端口(H)透射。

10、权利要求9的系统，其中，从所述四端口偏振分束合路器(4)的端口(I)和端口(H)返回的单光子脉冲，分别输入到分束器(3)的端口(F)和端口(G)，在分束器(3)中干涉，然后从分束器(3)的端口(D)或端口(E)输出，分别到光纤环行器(2)和第二单光子探测器(8)，所述单光子探测器(7)和单光子探测器(8)的输出序列构成二进制的真随机数序列，可用来提取量子密码本。