[实用新型]硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构及其封装结构

说明书

本实用新型公开了一种硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构及其封装结构，芯片结构包括第一光分束器、两个偏振控制器、两个偏振分束器、四个单光子探测器，第一光分束器的输出端连接到两个偏振控制器的输入端，两个偏振控制器的输出端分别连接到两个偏振分束器的输入端，两个偏振分束器的输出端连接到单光子探测器，其中偏振控制器包括第二光分束器、一路硅基移相器、偏振旋转合束器；第二光分束器一路通过硅基移相器连接到偏振旋转合束器，另一路直接连接到偏振旋转合束器。本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型具有与CMOS工艺兼容、成本低、系统结构简单、集成度高、测试简单、易于封装等优点。

技术领域

本实用新型涉及量子密钥分发领域，更具体涉及一种硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构。

背景技术

目前实验室以及商用的量子密钥分发接收方均为分立器件搭建而成：如采用光纤分束器(FC)、电偏振控制器(EPC)、偏振分束器(PBS)以及单光子探测器(APD)等。

现有的各个分立器件之间通常通过多个法兰连接，另外由于环境的变化如温度等也会造成各器件插损以及光纤链路光程发生变化，各个分立器件之间通过光纤和法兰连接，无法实现单片集成，且成本高昂的多，此外高功耗也是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种能够实现高度集成、体积小的硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构，包括第一光分束器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一偏振分束器、第二偏振分束器和第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器、第四单光子探测器，第一光分束器的输出端连接到第一偏振控制器、第二偏振控制器的输入端，第一偏振控制器的输出端连接到第一偏振分束器，第二偏振控制器的输出端连接到第二偏振分束器，第一偏振分束器的输出端连接到第一单光子探测器和第二单光子探测器，第二偏振分束器的输出端连接到第三单光子探测器和第四单光子探测器；

所述第一偏振控制器、第二偏振控制器结构相同，包括第二光分束器、一路硅基移相器、偏振旋转合束器；所述第二光分束器一路通过硅基移相器连接到偏振旋转合束器，另一路直接连接到偏振旋转合束器。

作为优选的技术方案，所述第一光分束器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一偏振分束器、第二偏振分束器和第一单光子探测器、第二单光子探测器、第三单光子探测器、第四单光子探测器之间通过平面光波导建立光连接通道。

作为优选的技术方案，所述第二光分束器、硅基移相器、偏振旋转合束器之间的光路通过平面光波导形成光连接通道。

作为优选的技术方案，所述硅基移相器为使用槽线GS结构电极的单驱动移相器。

或者，所述硅基移相器为使用共面波导GSG结构电极的双驱动移相器。

作为优选的技术方案，光分束器为多模干涉仪的光分束器。

或者，光分束器为Y分支的光分束器。

作为优选的技术方案，单光子探测器为硅基锗单光子探测器。

本实用新型还公开了一种如上任一项方案所述的硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构的封装结构，封装结构外围具有Y个引脚，其中引脚1为硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构的光输入端口，即引脚1连接内部的第一光分束器的输入端，其他引脚2-Y为内部光学芯片电极引出的pin脚。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型具有与CMOS工艺兼容、成本低、系统结构简单、集成度高、测试简单、易于封装等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的硅基单片集成量子密钥分发接收方芯片结构图；