量子通信光路系统和量子通信方法
专利汇可以提供量子通信光路系统和量子通信方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 提供一种量子通信光路系统和量子通信方法。在Alice端经第二偏振分束器从两个方向沿环路同时经过电光 相位 调制器 进行编码，并通过第二偏振分束器与90°法拉第旋镜的作用，使得光 信号 (即第一探测 光信号 脉冲和第二探测光信号脉冲)通过通信信道返回Bob端时的偏振恰好与从Bob端射出时的偏振相差90° 角 ，使得光信号(即第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉冲)可以经第一偏振分束器绕过相位强度调 制模 块 (强度调制器和 相位调制器 )直接到达PMI保偏干涉环，从而解决了光信号回路串模的问题，大大提高了 电路 的调制速度。，下面是量子通信光路系统和量子通信方法专利的具体信息内容。
1.一种量子通信光路系统，其特征在于，包括：
光源模块(110)，用于发出光信号脉冲；
强度偏振调制模块(120)，所述强度偏振调制模块(120)输入端与所述光源模块(110)输出端连接，用于将所述光信号脉冲进行强度调制与偏振调制；
保偏干涉环(140)，所述保偏干涉环(140)第一端与所述强度偏振调制模块(120)输出端连接；
相位强度调制模块(150)，所述相位强度调制模块(150)输入端与所述保偏干涉环(140)第三端连接，用于将经所述保偏干涉环(140)的所述光信号脉冲进行相位调制与强度调制；
第一隔离器(170)，所述第一隔离器(170)输入端与所述强度调制模块(160)输出端连接；
第一偏振分束器(180)，所述第一偏振分束器(180)第一端与所述第一隔离器(170)输出端连接；
第二隔离器(190)，所述第二隔离器(190)输入端与所述第一偏振分束器(180)第三端连接，所述第二隔离器(190)输出端与所述保偏干涉环(140)第四端连接；
分束器(210)，所述分束器(210)第一端与所述第一偏振分束器(180)第二端通过通信信道连接；
第二偏振分束器(220)，所述第二偏振分束器(220)第一端与所述分束器(210)第三端连接；
第二相位调制器(240)，所述第二相位调制器(240)第一端与所述第二偏振分束器(220)第二端连接；
90°法拉第旋镜(230)，所述90°法拉第旋镜(230)第一端与所述第二相位调制器(240)第二端连接，所述90°法拉第旋镜(230)第二端与所述第二偏振分束器(220)第三端连接。
2.如权利要求1所述的量子通信光路系统，其特征在于，还包括：
第一单光子探测器(141)，与所述保偏干涉环(140)第二端连接。
3.如权利要求1所述的量子通信光路系统，其特征在于，还包括：
第二单光子探测器(250)，与所述分束器(210)第二端连接。
4.如权利要求1所述的量子通信光路系统，其特征在于，还包括：
光环行器(130)，所述光环行器(130)第一端与所述强度偏振调制模块(120)输出端连接，所述光环行器(130)第二端与所述保偏干涉环(140)第一端连接；
第三单光子探测器(131)，与所述光环行器(130)第三端连接。
5.如权利要求4所述的量子通信光路系统，其特征在于，所述强度偏振调制模块(120)包括：
可调衰减器(121)，所述可调衰减器(121)输入端与所述光源模块(110)输出端连接；
偏振调制器(122)，所述偏振调制器(122)输入端与所述可调衰减器(121)输出端连接；
第三偏振分束器(123)，所述第三偏振分束器(123)输入端与所述偏振调制器(122)输出端连接，所述第三偏振分束器(123)输出端与所述光环行器(130)第一端连接。
6.如权利要求1所述的量子通信光路系统，其特征在于，所述相位强度调制模块(150)包括：
第一相位调制器(151)，所述第一相位调制器(151)输入端与所述保偏干涉环(140)第三端连接；
强度调制器(152)，所述强度调制器(152)输入端与所述第一相位调制器(151)输出端连接。
7.如权利要求1所述的量子通信光路系统，其特征在于，还包括保偏光纤，所述光源模块(110)、所述强度偏振调制模块(120)、所述保偏干涉环(140)、所述相位强度调制模块(150)、所述第一隔离器(170)以及所述第一偏振分束器(180)之间通过所述保偏光纤连接。
8.一种量子通信方法，其特征在于，包括：
S10，接收端提供光信号脉冲，并将所述光信号脉冲进行强度调制与偏振调制；
S20，将经过强度调制与偏振调制后的所述光信号脉冲分为第一光信号脉冲与第二光信号脉冲，所述第二光信号脉冲相对于所述第一光信号脉冲具有时间延迟；
S30，将所述第一光信号脉冲与所述第二光信号脉冲分别进行相位调制与强度调制，并将经过相位调制与强度调制后的所述第一光信号脉冲与所述第二光信号脉冲通过通信信道传输至发送端；
S40，将传输至发送端的所述第一光信号脉冲分为第一检测光信号和第二光信号，将传输至发送端的所述第二光信号脉冲分为第三检测光信号和第四光信号；
S50，根据所述第一检测光信号进行安全性检测，并将所述第二光信号分为两个第二子光信号；
S60，根据所述第三检测光信号进行安全性检测，并将所述第四光信号分为两个第四子光信号；
S70，将两个所述第二子光信号中一个所述第二子光信号依次进行相位调制与偏振态旋转90°形成第一子探测光信号，另一个所述第二子光信号依次进行偏振态旋转90°与相位调制形成第二子探测光信号，并将所述第一子探测光信号与所述第二子探测光信号合束为第一探测光信号脉冲；
S80，将两个所述第四子光信号中一个所述第四子光信号依次进行相位调制与偏振态旋转90°形成第三子探测光信号，另一个所述第四子光信号依次进行偏振态旋转90°与相位调制形成第四子探测光信号，并将所述第三子探测光信号与所述第四子探测光信号合束为第二探测光信号脉冲；
S90，将所述第一探测光信号脉冲与所述第二探测光信号脉冲通过通信信道传输至接收端进行探测，并反解出发送端进行的编码调制。
9.如权利要求8所述的量子通信方法，其特征在于，在所述S30中，将所述第一光信号脉冲与所述第二光信号脉冲进行强度调制包括：
消除所述第一光信号脉冲，所述第二光信号脉冲保持不变；
或者，所述第一光信号脉冲保持不变，消除所述第二光信号脉冲；
或者，将所述第一光信号脉冲的光强消除一半，且将所述第二光信号脉冲的光强消除一半。
10.如权利要求9所述的量子通信方法，其特征在于，在所述S30中，将所述第一光信号脉冲与所述第二光信号脉冲进行相位调制包括：
将所述第二光信号脉冲的相位保持不变；
或者，将所述第一光信号脉冲改变Π相位；
或者，将所述第二光信号脉冲改变Π相位。
11.如权利要求10所述的量子通信方法，其特征在于，在所述S70和S80中，将两个所述第二子光信号和两个所述第四子光信号进行相位调制包括：
将两个所述第二子光信号的相位保持不变；
或者，将两个所述第二子光信号改变Π相位；
或者，将两个所述第四子光信号的相位保持不变；
或者，将两个所述第四子光信号改变Π相位。
量子通信光路系统和量子通信方法
技术领域
背景技术
发明内容
述保偏干涉环第一端与所述强度偏振调制模块输出端连接。所述相位强度调制模块输入端
与所述保偏干涉环第三端连接，用于将经所述保偏干涉环的所述光信号脉冲进行相位调制
与强度调制。所述第一隔离器输入端与所述强度调制模块输出端连接。所述第一偏振分束
器第一端与所述第一隔离器输出端连接。所述第二隔离器输入端与所述第一偏振分束器第
三端连接，所述第二隔离器输出端与所述保偏干涉环第四端连接。
束器第二端连接。所述90°法拉第旋镜第一端与所述第二相位调制器第二端连接。所述90°
法拉第旋镜第二端与所述第二偏振分束器第三端连接。
理解为脉冲信号的预处理。然后经通信信道传递到Alice端。
行安全性检测。其余光信号(即第二光信号和第四光信号)经第二偏振分束器在环路(第二
相位调制器、第二偏振分束器以及90°法拉第旋镜形成的环路)延不同方向经过法拉第旋转
镜和电光相位调制器对其余光信号(即第二光信号和第四光信号)进行相位编码操作，形成
第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉冲，之后经由通信信道传递到Bob端。
端的相位预调制和Alice端的相位编码的不同，第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉
冲会从PMI保偏干涉环的第一端(端口1)或者第二端(端口2)出射，到达不同的单光子探测
器。此时，Bob端根据不同的单光子探测器的响应和光脉冲的预调制，可反解出Alice端对光脉冲的编码，从而实现量子通信。
号脉冲和第二探测光信号脉冲)通过通信信道返回Bob端时的偏振恰好与从Bob端射出时的
偏振相差90°角，使得光信号(即第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉冲)可以经第一
偏振分束器绕过相位强度调制模块(强度调制器和相位调制器)直接到达PMI保偏干涉环，
从而解决了光信号回路串模的问题，大大提高了电路的调制速度。
附图说明
具体实施方式
为对本申请的限制。
出端连接，用于将所述光信号脉冲进行强度调制与偏振调制。所述保偏干涉环140第一端与所述强度偏振调制模块120输出端连接。所述相位强度调制模块150输入端与所述保偏干涉
环140第三端连接，用于将经所述保偏干涉环140的所述光信号脉冲进行相位调制与强度调
制。所述第一隔离器170输入端与所述强度调制模块160输出端连接。所述第一偏振分束器
180第一端与所述第一隔离器170输出端连接。所述第二隔离器190输入端与所述第一偏振
分束器180第三端连接，所述第二隔离器190输出端与所述保偏干涉环140第四端连接。
与所述第二偏振分束器220第二端连接。所述90°法拉第旋镜230第一端与所述第二相位调
制器240第二端连接。所述90°法拉第旋镜230第二端与所述第二偏振分束器220第三端连
接。
制与偏振调制。所述保偏干涉环140第一端与所述强度偏振调制模块120输出端连接，用于
将经过所述强度偏振调制模块120的所述光信号脉冲分为第一光信号脉冲与第二光信号脉
冲。所述第二光信号脉冲相对于所述第一光信号脉冲具有时间延迟。所述相位强度调制模
块150输入端与所述保偏干涉环140第三端连接，用于将所述第一光信号脉冲与所述第二光
信号脉冲分别进行相位调制与强度调制。所述第一隔离器170输入端与所述相位强度调制
模块150输出端连接，用于将经过强度调制的所述第一光信号脉冲与所述第二光信号脉冲
的传输方向进行阻隔，使得光路只有一个方向能通过。
210第一端与所述第一偏振分束器180第二端连接，用于将经所述偏振分束器180后并通过
信道传输的所述第一光信号脉冲分为第一检测光信号和第二光信号，将经所述偏振分束器
180后并通过信道传输的所述第二光信号脉冲分为第三检测光信号和第四光信号。
光信号中一个所述第二子光信号依次经所述第二相位调制器240与所述90°法拉第旋镜230
后传输至所述第二偏振分束器220第三端，形成第一子探测光信号。另一个所述第二子光信号依次经所述90°法拉第旋镜230与所述第二相位调制器240后传输至所述第二偏振分束器
220第二端，形成第二子探测光信号。所述第一子探测光信号与所述第二子探测光信号经所述第二偏振分束器220后合束为第一探测光信号脉冲。
号。另一个所述第四子光信号经所述90°法拉第旋镜230与所述第二相位调制器240后传输
至所述第二偏振分束器220第二端，形成第四子探测光信号。所述第三子探测光信号与所述第四子探测光信号经所述第二偏振分束器220后合束为第二探测光信号脉冲。
环140进行探测。
环140进行探测。
号)，进行安全性检测。其余光信号(即第二光信号和第四光信号)经第二偏振分束器220在
环路(第二相位调制器240、第二偏振分束器220以及90°法拉第旋镜230形成的环路)延不同
方向经过法拉第旋转镜和电光相位调制器对其余光信号(即第二光信号和第四光信号)进
行相位编码操作，形成第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉冲，之后经由通信信道传
递到Bob端。
环140。并根据Bob端的相位预调制和Alice端的相位编码的不同，第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉冲会从PMI保偏干涉环140的第一端(端口1)或者第二端(端口2)出射，到达
不同的单光子探测器。此时，Bob端根据不同的单光子探测器的响应和光脉冲的预调制，可反解出Alice端对光脉冲的编码，从而实现量子通信。
端射出时的偏振相差90°角，使得光信号(即第一探测光信号脉冲和第二探测光信号脉冲)
可以经第一偏振分束器180绕过相位强度调制模块150(强度调制器152和相位调制器151)
直接到达PMI保偏干涉环140，从而解决了光信号回路串模的问题，大大提高了电路的调制
速度。
所述保偏干涉环140第二端连接。所述第二单光子探测器250与所述分束器210第二端连接。
所述光环行器130第一端与所述强度偏振调制模块120输出端连接，所述光环行器130第二
端与所述保偏干涉环140第一端连接。所述第三单光子探测器131与所述光环行器130第三
端连接。
第二端连接，用于对Bob端光信号经由通信信道传至Alice端并由所述分束器210分出的部
分光信号进行安全性检测。所述第一单光子探测器141与所述保偏干涉环140第二端连接，
所述第三单光子探测器131与所述光环行器130第三端连接。所述第一单光子探测器141和
所述第三单光子探测器131，用于对Alice端光信号经由通信信道传至Bob端后，并绕过相位强度调制模块150(强度调制器152和相位调制器151)直接到达PMI保偏干涉环140后，经第
一端口或者第二端口出射的光信号进行探测。
与所述偏振调制器122输出端连接。所述第三偏振分束器123输出端与所述光环行器130第
一端连接。
152输入端与所述第一相位调制器151输出端连接。
信信道传输至发送端；
相位调制形成第二子探测光信号，并将所述第一子探测光信号与所述第二子探测光信号合
束为第一探测光信号脉冲；
相位调制形成第四子探测光信号，并将所述第三子探测光信号与所述第四子探测光信号合
束为第二探测光信号脉冲；
123后，对所述光信号脉冲进行强度调制与偏振调制。
脉冲与所述第二光信号脉冲。此时，所述第二光信号脉冲相对于所述第一光信号脉冲具有
时间延迟。并且，其中所述保偏干涉环140(PMI)中PMFC为保偏的50：50分束器。
或者，消掉第二光信号脉冲，第一光信号脉冲不变，对应信息编码为1。或者，第一光信号脉冲的光强消除一半，第二光信号脉冲的光强消除一半，对应信息编码为0。
相应地，第二光信号脉冲的相位保持不变，即不改变相位，对应信息编码为0。或者，第一光信号脉冲改变Π相位或第二光信号脉冲改变Π相位，即改变相对相位，对应信息编码为1。
号。此时，经由所述分束器210分出部分光信号(第一检测光信号、第三检测光信号)用单光子探测器250对检测信号(第一检测光信号、第三检测光信号)进行安全性检测，并将触发信号作为时钟信号与Alice端的相位调制器进行始终同步。
旋转90°与相位调制形成第二子探测光信号。将所述第一子探测光信号与所述第二子探测
光信号合束为第一探测光信号脉冲。
旋转90°与相位调制形成第四子探测光信号，并将所述第三子探测光信号与所述第四子探
测光信号合束为第二探测光信号脉冲。
信号脉冲)进行相对相位的两种调制。
作。经环路之后，通过所述第二偏振分束器220合并后，形成所述第一探测光信号脉冲和所述第二探测光信号脉冲。并将所述第一探测光信号脉冲和所述第二探测光信号脉冲，经由
通信信道传递到Bob端。
相位调制器151直接到达所述PMI保偏干涉环140。在所述PMI保偏干涉环140中，第一个PMFC会把经Alice端的返回的所述第一探测光信号脉冲和所述第二探测光信号脉冲(前后脉冲)
分为两路，经过多3米光纤处的所述第一探测光信号脉冲(前脉冲)，与所述第二探测光信号脉冲(后脉冲)将同时达到第二个PMFC。此时，根据所述第一探测光信号脉冲(前脉冲)和所
述第二探测光信号脉冲(后脉冲)的相对相位0或Π，在出口(端口1或端口2)一路干涉相消
或加强，一路干涉加强或相消。从而，根据Bob端的相位预调制和Alice端的相位编码的不
同，所述第一探测光信号脉冲和所述第二探测光信号脉冲会从PMI保偏干涉环140的第一端
(端口1)或者第二端(端口2)出射，到达不同的单光子探测器。
的探测结果与相应时间位置的编码信号的调制信息编码，双方即可计算出信道的安全容
量，最终按照事先约定好的密钥提取方式成功共享密钥。
子通信系统可以更加稳定、精确和高速地运行。同时，作为量子安全直接通信DL04协议发展出的新光路系统，所述量子通信光路系统100能实现确定性的密钥传输以及信息在量子线
路中的直接传输功能。
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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