[实用新型]一种用于量子加密通信的波长可调准单光子源

说明书

一种用于量子加密通信的波长可调准单光子源，包括波长可调谐激光器、强度调制器、可调衰减阵列以及准单光子脉冲输出单元，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，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。与现有技术相比，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，将各个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。

技术领域

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。

实用新型内容

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；