[发明专利]一种用于确定AMZI偏振无关温控条件的装置及方法

说明书

一种用于确定AMZI偏振无关温控条件的装置及方法，包括激光器(1)、光斩波器(2)、扰偏器(3)、可调光衰减器(4)、待测AMZI(5)、偏振分束器(6)、门控式单光子探测器(7)、信号发生器(8)、温度控制器(9)、计算机(10)以及光功率计(11)。利用该方法可以分别确定在偏振分束器(6)的TE模分量和TM模分量下温度与单光子探测计数的关系曲线，比较两个关系曲线相位相同点对应的温度区域即得AMZI单光子干涉偏振无关的温控条件。

技术领域

本发明涉及光波导器件在单光子量级下干涉特性研究的技术领域，尤其涉及一种用于确定AMZI偏振无关温控条件的装置及方法。

背景技术

近年来，量子通信技术得到飞速发展，尤其是基于量子密钥分发(QKD)的量子保密通信系统已经步入商业化。但目前商用设备具有器件分立、集成度低、体积大、长期稳定性差等缺点，量子集成波导芯片可以有效解决以上问题，干涉仪在量子信息调制、量子信息编码等应用中具有十分重要的地位，尤其是基于非对称马赫泽德干涉仪(AMZI)波导芯片在QKD量子态编码中应用十分普遍，因此对AMZI波导芯片单光子干涉性能的研究具有重大意义，针对AMZI波导芯片干涉的温漂现象，目前普遍采用加温控的方法，但是在量子信道中量子态受信道偏振干扰影响严重，因此确定波导型AMZI芯片单光子干涉偏振无关的温控条件，成为了亟待解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本发明提供了一种用于确定AMZI偏振无关的温控条件的装置及方法，以确定波导型AMZI芯片单光子干涉偏振无关的温度条件，以避免量子信道中量子态受信道偏振干扰的影响。

(二)技术方案

第一方面，本发明提供了一种用于确定AMZI偏振无关温控条件的装置，具体用于确定波导型AMZI单光子干涉偏振无关的温控条件，包括：第一装置，用于获取光波的平均光子数为0.1/脉冲时的目标衰减值，包括依次连接的激光器1、光斩波器2、光功率计11以及与光斩波器2连接的信号发生器8，其中，激光器1用于产生连续光波，信号发送器8用于产生调制方波信号，光斩波器2根据调制方波将连续光波调制成光脉冲序列，光功率计11用于测量光脉冲序列的平均功率；第二装置，用于基于目标衰减值获得AMZI偏振无关的温控条件，包括依次连接的激光器1、光斩波器2、扰偏器3、可调光衰减器4、待测AMZI5、偏振分束器6、门控式单光子探测器7，以及计算机10、温度控制器9与信号发生器8，其中，信号发生器8用于产生调制方波信号以及同步信号，信号发生器8与光斩波器2以及门控式单光子探测器7连接，以将调制方波信号发送至光斩波器2，并将同步信号发送至门控式单光子探测器7，计算机10与温度控制器9通信连接，通过其控制待测AMZI5的温度，此外，计算机10与门控式单光子探测器7通信连接。

优选地，第一装置中激光器1、光斩波器2、光功率计11之间采用光纤进行连接，光斩波器2与信号发生器8之间采用射频电缆进行连接；以及第二装置中激光器1、光斩波器2、扰偏器3、可调光衰减器4、待测AMZI5、偏振分束器6、门控式单光子探测器7之间采用光纤进行连接，信号发生器8与光斩波器2以及门控式单光子探测器7之间采用射频电缆进行连接。

优选地，偏振分束器6包括TE模输出端和TM模输出端，偏振分束器6的TE模输出端或TM模输出端与门控式单光子探测器7连接。

优选地，信号发生器8输出的调制方波信号的周期T、占空比r，其与门控式单光子探测器7的门宽G以及待测AMZI5的延时时间D的关系为：T-D＞T×r＞2D+G，其中，0＜r＜1。

优选地，光斩波器2调制3dB带宽H满足：H＞10/(T×r)。

优选地，可调光衰减器4的衰减范围为0～90dB。

优选地，待测AMZI5的材料为二氧化硅、硅或氮氧化硅中的一种。