[实用新型]量子密钥分配接收端芯片、封装结构和设备

说明书

本实用新型公开了一种量子密钥分配接收端芯片、封装结构和设备，该接收端芯片包括芯片衬底和集成在该芯片衬底上的至少两个量子密钥分配接收端模块，每个量子密钥分配接收端模块均包括光纤耦入模块、量子态解调单元、光纤耦出模块一和光纤耦出模块二；量子态解调单元基于光学干涉效应处理光纤耦入模块耦入的不同量子态的信号光，光纤耦出模块一和光纤耦出模块二分两路将量子态解调单元处理后的信号光耦出至光纤。本实用新型在单片光子芯片上集成多个独立的量子密钥分配接收端模块，使其并行工作，能够有效提升量子密钥分配设备的成码率，使一台设备就能实现集控站方案的成码能力。

技术领域

本实用新型涉及量子密钥分发器件技术领域，具体涉及一种量子密钥分配接收端芯片，封装结构和设备。

背景技术

目前部署于量子保密通信干线(简称“量子干线”)中的量子密钥分配设备的量子密钥安全成码率一般在10kbps～100kbps量级，当有大量加密业务时，密钥数量很难满足业务需求。现在的一个解决方案是在量子干线的各个节点处部署多台量子密钥分配设备来一起提供量子密钥，在这里称之为“集控站方案”。而目前的商用量子密钥分配设备接收端的光学部分都采用分立的光学元件搭建，如基于相位型BB84协议的量子密钥分配方案接收端光学部分包含光纤分束器、光纤合束器、相位调制器、光纤延迟线、可调光衰减器、单光子探测器，各个光学元件之间通过光纤连接，使得量子密钥分配设备的成本高、体积大、性能不稳定。在量子干线节点处部署多台设备的集控站方案更是大大提升了成本和空间资源需求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种小体积、高集成度和大容量的量子密钥分配接收端芯片。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种量子密钥分配接收端芯片，包括芯片衬底和集成在该芯片衬底上的至少两个量子密钥分配接收端模块，每个所述量子密钥分配接收端模块各自独立运行，其均包括光纤耦入模块、量子态解调单元、光纤耦出模块一和光纤耦出模块二；所述量子态解调单元基于光学干涉效应处理光纤耦入模块耦入的不同量子态的信号光，所述光纤耦出模块一和光纤耦出模块二分两路将所述量子态解调单元处理后的信号光耦出至光纤。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述量子态解调单元包括光分束器、50：50耦合器、延迟线、相位调制器和可调光衰减器；所述光分束器将一路信号光平均分成两路信号光，其一路输出通过所述延迟线连接50：50耦合器，另一路输出依次通过相位调制器、可调光衰减器连接50：50耦合器；

所述延迟线用于延迟其所在光波导中的信号光进入50：50耦合器的时间；

所述相位调制器用于将其所在光波导中的信号光相位动态调制0、π/2、π、 3π/2；

所述可调光衰减器用于将其所在光波导中的信号光的损耗调节至与延迟线所在光波导中的信号光损耗一致；

所述50：50耦合器用于将延迟线所在光波导中的信号光功率、可调光衰减器所在光波导中的信号光功率各自平均分配至两路光波导中输出。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括每个所述量子密钥分配接收端模块所包含的光纤耦入模块耦入的信号光波长均不相同，且处于波分复用器工作波段。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括该接收端芯片所包含的所有量子密钥分配接收端模块均包括单光子探测器一和单光子探测器二，所述单光子探测器一和单光子探测器二通过光波导与量子态解调单元连接。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步还包含至少一个同步光探测器，每个所述同步光探测器与光纤耦入模块连接。