[实用新型]量子密钥分配发送端芯片、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发送端芯片、封装结构和设备，该发送端芯片包括衬底和集成在该衬底上的至少两个量子密钥分配发送端模块，每个量子密钥分配发送端模块各自独立运行，其均包括光纤耦入模块、强度调制器、量子态调制单元、可调光衰减器一和光纤耦出模块。本实用新型的量子密钥分配发送端芯片，在单个光子集成芯片上将多个量子密钥分配发送端的光路进行光子集成，能有效提升量子密钥分配设备的成码率，使得使用该芯片的一台设备就能实现集控站方案的成码能力。另一方面，相较于通过使用多台量子密钥分配设备一起提供量子密钥的集控站方案，本方案设备不需要那么多分立的光学元件，更加小型化，大大降低了设备成本和部署空间，提升制造效率。

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发送端芯片，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的光学部分，不管是发送端还是接收端都是采用分立的光学元件搭建而成，如基于相位型BB84协议的量子密钥分配方案发送端光学部分包含激光器、强度调制器、相位调制器、不等臂干涉装置、可调光衰减器等，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发送端芯片。

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发送端芯片，包括衬底和集成在该衬底上的至少两个量子密钥分配发送端模块，每个所述量子密钥分配发送端模块各自独立运行，其均包括光纤耦入模块、强度调制器、量子态调制单元、可调光衰减器一和光纤耦出模块；

所述强度调制器对由光纤耦入模块耦入芯片的光信号进行随机强度调制成为信号态或者诱骗态；

所述量子态调制单元对经强度调制器处理后的信号光进行量子态编码；

所述可调光衰减器一将经量子态调制单元处理后的信号光衰减至单光子量级；

所述光纤耦出模块将经可调光衰减器一处理后的信号光从芯片耦出至光纤。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述强度调制器包括光分束器一、光合束器一和相位调制器一；所述光分束器一将一路信号光按功率平均分成两路信号光，其一路输出通过相位调制器一连接到光合束器一，另一路输出直接连接光合束器一；

所述相位调制器一用于动态改变信号光相位；

所述光合束器一将两路信号光合成一路信号光。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述量子态调制单元包括光分束器二、光合束器二、延迟线、可调光衰减器二和相位调制器二；

所述光分束器二将一路信号光按功率平均分成两路信号光，其一路输出通过所述延迟线连接到光合束器二，另一路输出依次通过相位调制器二、可调光衰减器二连接到光合束器二；

所述延迟线用于延迟其所在光波导中的信号光进入光合束器二的时间；

所述相位调制器二用于将其所在光波导中的信号光的相位动态调制0、π /2、π、3π/2；

所述可调光衰减器二用于将其所在光波导中的信号光损耗调节至与延迟线所在光波导中的信号光损耗一致；

所述光合束器二用于以50％的效率将延迟线所在光波导中的信号光和可调光衰减器二所在光波导中的信号光合到一根光波导中。