[发明专利]一种量子密钥分发光源

说明书

一种量子密钥分发光源，包括：激光器(1)，用于产生光脉冲信号；滤波器(2)，用于对光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，滤波器(2)为FP腔滤波器；强度调制器(3)，用于对窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态；偏振调制器(4)，用于对强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态；衰减器(5)，用于对四种正交偏振态进行能量衰减；脉冲发生器(6)，用于产生驱动脉冲信号驱动激光器(1)、所述强度调制器(3)及所述偏振调制器(4)。该量子密钥分发光源可实现线宽约为10pm量级的窄线宽量子密钥分发光源。

技术领域

本发明涉及量子通信领域，特别是涉及一种量子密钥分发光源。

背景技术

量子密钥分发采用单光子加载偏振信息进行传输，不能像光通信一样对信号进行放大，在接收端接收到的量子光信号非常微弱。必须通过降低背景噪声的方法来提高系统的信噪比，才能完成有效的安全成码。在远距离的星地量子通信系统中，通过光学滤波实现对环境背景噪声的有效抑制，是在大噪声环境下成功实现量子密钥分发的关键。

现有的量子密钥分发系统中，特别是在自由空间和星地量子密钥分发系统中，发射端的量子密钥分发光源一般采用基于增益开关的方法，来驱动半导体激光器产生光脉冲，光信号的线宽约为0.1nm量级，不进行额外的光谱滤波。为了实现更窄线宽(约为10pm量级)的系统滤波，首先就要求量子密钥分发光源的线宽也要远低于0.1nm量级，这样才能在接收端使用相应的滤波片进行滤波，最终实现满足系统的线宽需求。现有的光学滤波器，一般包括相干滤波片、基于光栅的滤波器或原子滤波器等，都难以满足窄线宽量子密钥分发光源的应用需求。相干滤波片和基于光栅的滤波器难以达到10pm或者更低的线宽。原子滤波技术虽然可以实现超窄带的滤波，滤波线宽可达到几pm，但是它仅仅适用于特定的原子谱线，应用范围较窄；同时，由于原子滤波技术是偏振相关的，在偏振编码的量子密钥分发系统中难以获得应用。

发明内容

(一)技术问题

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种量子密钥分发光源，用于至少部分解决上述技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种量子密钥分发光源，包括：激光器1，用于产生光脉冲信号；滤波器2，用于对上述光脉冲信号进行窄带滤波，得到窄光脉冲信号，其中，上述滤波器2为FP腔滤波器；强度调制器3，用于对上述窄光脉冲信号进行强度调制，产生量子密钥分发所需的强度态；偏振调制器4，用于对上述强度态进行偏振调制，产生量子密钥分发所需的四种正交偏振态；衰减器5，用于对上述四种正交偏振态进行能量衰减；脉冲发生器6，用于产生驱动脉冲信号驱动上述激光器1、上述强度调制器3及上述偏振调制器4。

可选地，上述滤波器2包括：输入准直器21，用于将上述光脉冲信号扩束后经自由空间传输；FP腔22，用于对上述输入准直器21传输的光脉冲信号进行窄带滤波，得到上述窄光脉冲信号；半导体制冷器23，用于控制上述FP腔22的环境温度；热敏电阻24，用于采集上述环境温度；输出准直器25，用于输出上述滤波后的窄光脉冲信号。

可选地，上述输入准直器21与上述输出准直器25为光纤准直器，上述半导体制冷器23为基于帕尔帖效应的半导体制冷器。

可选地，上述热敏电阻24和上述FP腔22集成在半导体制冷器24上。

可选地，上述滤波器2与强度调制器3之间以及上述强度调制器3与上述偏振调制器4之间通过保偏光纤连接。

可选地，上述脉冲发生器6通过射频电缆分别与上述激光器1、上述强度调制器3、上述偏振调制器4连接。

可选地，上述偏振调制器4与上述衰减器5之间通过单模光纤连接。

可选地，上述强度调制器3为基于铌酸锂晶体的强度调制器。