[发明专利]片上偏振变化被动补偿干涉仪和量子密钥分配系统

权利要求书

1.一种片上偏振变化被动补偿干涉仪，包括光波导芯片，其特征在于，所述光波导芯片上设置有2*2波导耦合模块、时间延迟模块、1*2波导耦合模块一、偏振转换模块一、1*2波导耦合模块二和偏振转换模块二，所述2*2波导耦合模块分别与时间延迟模块和1*2波导耦合模块二连接，所述时间延迟模块与1*2波导耦合模块一连接，所述1*2波导耦合模块一与偏振转换模块一连接形成Sagnac环形结构，所述1*2波导耦合模块二与偏振转换模块二连接形成Sagnac环形结构；

所述2*2波导耦合模块用于接收入射的光脉冲，并将光脉冲分为两束光脉冲；其中一束光脉冲通过时间延迟模块输出至1*2波导耦合模块一的端口1；另一束光脉冲输出至1*2波导耦合模块二的端口1；

1*2波导耦合模块一将其端口1接收的光脉冲分为两束光脉冲且两束光脉冲分别从其端口2和端口3输出；从1*2波导耦合模块一的端口2输出的一束光脉冲进入偏振转换模块一中，偏振转换模块一将该束光脉冲的TE模式能量和TM模式能量相互转换，然后输出至1*2波导耦合模块一的端口3；同时，从1*2波导耦合模块一的端口3输出的另一束光脉冲进入偏振转换模块一中，偏振转换模块一将该束光脉冲的TE模式能量和TM模式能量相互转换，然后输出至1*2波导耦合模块一的端口2；1*2波导耦合模块一的端口2接收的光脉冲和1*2波导耦合模块一的端口3接收的光脉冲合束后通过其端口1输出，1*2波导耦合模块一的端口1将输出的光脉冲经过时间延迟模块传输至2*2波导耦合模块中；

1*2波导耦合模块二将其端口1接收的光脉冲分为两束光脉冲且两束光脉冲分别从其端口2和端口3输出；从1*2波导耦合模块二的端口2输出的一束光脉冲进入偏振转换模块二中，偏振转换模块二将该束光脉冲的TE模式能量和TM模式能量相互转换，然后输出至1*2波导耦合模块二的端口3；同时，从1*2波导耦合模块二的端口3输出的另一束光脉冲进入偏振转换模块二中，偏振转换模块二将该束光脉冲的TE模式能量和TM模式能量相互转换，然后输出至1*2波导耦合模块二的端口2，1*2波导耦合模块二的端口2接收的光脉冲和1*2波导耦合模块二的端口3接收的光脉冲合束后通过其端口1输出，1*2波导耦合模块二的端口1将输出的光脉冲传输至2*2波导耦合模块中；

所述2*2波导耦合模块与1*2波导耦合模块一的端口1通过波导线连接且该波导线上设置有时间延迟模块从而使该波导线形成长臂，所述2*2波导耦合模块与1*2波导耦合模块二的端口1直接通过波导线连接从而使该波导线形成短臂，所述1*2波导耦合模块一的端口2与偏振转换模块一通过波导线连接且1*2波导耦合模块一的端口3与偏振转换模块一通过另一波导线连接，所述1*2波导耦合模块一的端口2和端口3距离偏振转换模块一的光程相同；所述1*2波导耦合模块二的端口2与偏振转换模块二通过波导线连接且1*2波导耦合模块二的端口3与偏振转换模块二通过另一波导线连接，所述1*2波导耦合模块二的端口2和端口3距离偏振转换模块二的光程相同。

2.根据权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪，其特征在于，所述长臂的波导线上还设置有相位调制模块和/或短臂的波导线上还设置有相位调制模块。

3.根据权利要求1或2所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪，其特征在于，所述长臂的波导线上还设置有强度调制模块和/或短臂的波导线上还设置有强度调制模块。

4.根据权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪，其特征在于，所述偏振转换模块一和偏振转换模块二均采用楔形波导。

5.根据权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪，其特征在于，所述1*2波导耦合模块一和1*2波导耦合模块二均采用Y分支分束器、MMI耦合器或DC耦合器，其中Y分支分束器为Y形状的波导分束器。

6.根据权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪，其特征在于，所述时间延迟模块为一段波导线。

7.根据权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪，其特征在于，所述2*2波导耦合模块用于将光脉冲分束或合束，分束比为50:50，2*2波导耦合模块采用MMI耦合器或DC耦合器。

8.一种量子密钥分配系统，包括发射端和接收端，其特征在于，所述发射端包括权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪、脉冲光源、相位调制模块和衰减器，所述接收端包括权利要求1所述的片上偏振变化被动补偿干涉仪、环形器、相位调制模块、探测器一和探测器二；

发射端的脉冲光源通过光纤波导耦合器与发射端的片上偏振变化被动补偿干涉仪的2*2波导耦合模块的一端口连接，发射端的片上偏振变化被动补偿干涉仪的2*2波导耦合模块的另一端口通过光纤波导耦合器与发射端的相位调制模块连接，发射端的相位调制模块与衰减器连接；衰减器与接收端的相位调制模块通过量子信道连接；接收端的相位调制模块与环形器的端口1连接，环形器的端口2通过光纤波导耦合器与接收端的片上偏振变化被动补偿干涉仪的2*2波导耦合模块的一端口连接，接收端的片上偏振变化被动补偿干涉仪的2*2波导耦合模块的另一端口通过光纤波导耦合器与探测器一连接，环形器的端口3与探测器二连接。