[发明专利]一种量子密钥分发的偏振编码装置以及量子密钥分发系统

权利要求书

1.一种量子密钥分发的偏振编码装置，其特征在于，包括第一环形器（1）和双向偏振调制模块（2），所述偏振编码装置内部均为保偏光纤；所述第一环形器（1）的第一端口作为偏振编码装置的输入端口In；所述第一环形器（1）的第二端口与双向偏振调制模块（2）的第一端口通过45°偏振旋转器相连；所述双向偏振调制模块（2）的第二端口通过保偏光纤L2与第一环形器（1）第三端口相连；所述第一环形器（1）的第四端口作为偏振编码装置的输出端口；所述双向偏振调制模块（2）用于调制从第一端口入射光脉冲的两个偏振分量之间的相位差，并分别将所述两个偏振分量旋转90°后从第一端口输出，经第一次偏振调制后的光脉冲再次经过保偏光纤L1和45°偏振旋转之后进入第一环形器（1）的第二端口，从其第三端口出射，并沿保偏光纤L2到达双向偏振调制模块（2）的第二端口进行第二次偏振调制；与第一次偏振调制类似，光脉冲的两个偏振分量被双向偏振调制模块（2）分别旋转90°，并对二者之间调制相位差，从双向偏振调制模块（2）的第二端口出射，再次经过保偏光纤L2之后回到第一环形器（1）的第三端口，从其第四端口出射，最终从偏振编码装置的输出端口出射，通过琼斯矩阵计算输出偏振态。

2.如权利要求1所述的量子密钥分发的偏振编码装置，其特征在于，所述双向偏振调制模块（2）包括第一偏振分束器（2-1）、第二偏振分束器（2-2）、第一法拉第镜（2-3）、第二法拉第镜（2-4）以及第一相位调制器（2-5），所述第一偏振分束器（2-1）的第一端口、第二偏振分束器（2-2）的第四端口分别作为双向偏振调制模块（2）的第一端口、第二端口；所述第一偏振分束器（2-1）的第二端口、第三端口分别通过保偏光纤L3、L4与第二偏振分束器（2-2）的第二端口、第三端口相连；所述第一相位调制器（2-5）位于保偏光纤L3中；所述第二偏振分束器（2-2）的第一端口通过保偏光纤L5与第一法拉第镜（2-3）相连；所述第一偏振分束器2-1的第四端口通过保偏光纤L6与第二法拉第镜（2-4）相连。

3.如权利要求1所述的量子密钥分发的偏振编码装置，其特征在于，所述双向偏振调制模块（2）包括第三偏振分束器（2-6）、第四偏振分束器（2-7）和第二相位调制器（2-8），所述第三偏振分束器（2-6）的第一端口、第四端口分别作为双向偏振调制模块（2）的第一端口、第二端口；所述第三偏振分束器（2-6）的第二端口、第三端口分别通过保偏光纤L7、L8与第四偏振分束器（2-7）的第二端口、第三端口相连；所述第二相位调制器（2-8）位于保偏光纤L7中，并且保偏光纤L7进行90°熔接；所述第四偏振分束器（2-7）的第一端口和第四端口通过保偏光纤L9进行90°熔接后相连。

4.如权利要求1所述的量子密钥分发的偏振编码装置，其特征在于，所述双向偏振调制模块（2）包括第五偏振分束器（2-9）、法拉第旋转器（2-11）和第三相位调制器（2-10），所述第五偏振分束器（2-9）的第一端口、第四端口分别作为双向偏振调制模块（2）的第一端口、第二端口；所述第五偏振分束器（2-9）的第二端口依次连接第三相位调制器（2-10）、法拉第旋转器（2-11）之后与第三端口相连，构成萨格纳克环；所述法拉第旋转器的偏振旋转角度为90°，支持双轴工作，两端的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。

5.如权利要求1-4任意一种所述的量子密钥分发的偏振编码装置，其特征在于，所述45°偏振旋转器为进行45°熔接的保偏光纤L1。

6.如权利要求1-4任意一种所述的量子密钥分发的偏振编码装置，其特征在于，所述45°偏振旋转器为半波片，所述半波片的慢轴与所连接保偏光纤的慢轴夹角为22.5°。

7.一种量子密钥分发系统，包括通过自由空间信道连接的发射端Alice以及接收端Bob，其特征在于，所述发射端Alice包括权利要求1或2或3或4中的偏振编码装置。