[发明专利]一种量子密钥的相位调制系统、量子密钥分发系统及方法

说明书

本发明公开了一种量子密钥的相位调制系统、量子密钥分发系统及方法，该相位调制系统包括发送端和接收端，发送端和接收端的相位编解码器包括偏振分束器，法拉第镜以及萨格纳克环结构，本发明采用萨格纳克环结构进行高速相位加载，具有高效高速的优点；采用法拉第镜使得偏振分量在分束及合束过程中保持稳定。本发明结构稳定性好，并且可高速高效进行量子密钥的分发。

技术领域

本发明属于量子保密通信技术领域，具体涉及一种量子密钥的相位调制系统、量子密钥分发系统及方法。

背景技术

在量子保密通信技术中，最常用的编码方式为相位编码和偏振编码。而偏振编码以往通常采用光子的两个线偏振态进行编码，即利用电光晶体或Pockels池对光子的线偏振态进行编码，但由于电光晶体或Pockels池的半波电压很高(几千伏)，使用很不方便，而且很难实现高速编码。而如果利用两相互垂直的线偏振光来合成，最后得到的偏振光由两个相互垂直的线偏振光之间的相位差决定，最后实现偏振编码，相比而言这种编码方式中所使用的相位调制器具有较低的半波电压和很高的调制速率，可实现高速编码，这一技术称为相位调制偏振编码。

相位调偏振编码技术一般采用偏振分束器，将45°线偏振光分成两路：水平线偏振光和垂直线偏振光。而后通过相位调制器对垂直线偏振光加载一定相位，再通过偏振分束器将两路光合成，通过加载相位调制最后合成光的偏振态。输出偏振态的稳定性则受到两个因素的影响，一是两路偏振分量从分束到合成的传输光路相位漂移的影响，而无法输出稳定的偏振态；二是两路偏振分量在分束到合成过程中偏振态的保持问题，一般是在两个传输光路中采用保偏光纤的方式，无法使用价格便宜和加工方便的单模光纤，同时使用保偏光纤，其原理是引入高双折射的特种传输介质，在理论上仍旧无法完美保持两个偏振分量的偏振状态。

目前已经发表的相位调制偏振编码的编码器和解码器方案中，主要有基于M-Z干涉仪和Sagnac环干涉仪的相位调制偏振编码结构，但均无法针对上述两个不稳定因素同时实现稳定的相位调制偏振编码，也无法满足高速工作速率的需求。

发明内容

本发明提出一种量子密钥的相位调制系统及方法，以解决现有技术中相位调制偏振编码量子密钥系统无法满足高速工作速率和稳定的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种量子密钥的相位调制系统，量子密钥的相位调制系统包括发送端和接收端，其中，发送端包括激光器，偏振控制器，第一环形器，第一偏振分束器，第一法拉第镜，第二法拉第镜，第一半波片以及发送端萨格纳克环结构；

所述偏振控制器的输入端连接激光器的输出端，偏振控制器的输出端连接第一环形器的第一端口；

所述第一环形器的第二端口连接第一偏振分束器的第一端口；

所述第一偏振分束器的第二端口与第一法拉第镜连接，第一偏振分束器的第三端口与第二法拉第镜连接，第一偏振分束器的第四端口通过第一半波片与发送端萨格纳克环结构连接；

接收端包括第二环形器，第三偏振分束器，第四偏振分束器，第三法拉第镜，第四法拉第镜，第二半波片，第三半波片及接收端萨格纳克环结构；

所述第二环形器的第一端口连接第一环形器的第三端口，第二环形器的第二端口经第二半波片与第三偏振分束器的第一端口连接；

所述第三偏振分束器的第二端口与第一探测器连接，第三偏振分束器的第三端口与第二探测器连接；

所述第二环形器的第三端口连接第四偏振分束器的第一端口；

所述第四偏振分束器的第二端口与第三法拉第镜连接，第四偏振分束器的第三端口与第四法拉第镜连接，第四偏振分束器的第四端口经第三半波片与接收端萨格纳克环结构连接。

进一步的，所述发送端和接收端之间通过光纤信道连接。