CN109039624B - 直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特‑相位解码方法、装置和系统。该方法包括：将输入光脉冲分束为第一路和第二路光脉冲；对第一路光脉冲进行直流调制相位解码，对第二路光脉冲进行时间比特解码。对第一路光脉冲进行直流调制相位解码包括：将第一路光脉冲分束为在两条子光路上传输的两路子光脉冲后合束输出，至少一条子光路包含至少一个90度熔接点，控制第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍，对在两条子光路上传输的两路子光脉冲至少之一进行直流相位调制。本发明能实现环境干扰免疫的时间比特‑相位编码量子密钥分发解决方案，避免高速相位调制要求。

Description

直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法和装置

技术领域

本发明涉及光传输保密通信技术领域，尤其涉及一种相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法、装置及包括该装置的量子密钥分发系统。

背景技术

量子保密通信技术是量子物理与信息科学相结合的前沿热点领域。基于量子密钥分发技术和一次一密密码原理，量子保密通信可在公开信道实现信息的安全传输。量子密钥分发基于量子力学海森堡不确定关系、量子不可克隆定理等物理原理，能够在用户之间安全地共享密钥，并可以检测到潜在的窃听行为，可应用于国防、政务、金融、电力等高安全信息传输需求的领域。

目前，地面量子密钥分发主要基于光纤信道传输，而光脉冲在光纤量子信道传输过程中，因光纤制作存在截面非圆对称、纤芯折射率沿径向不均匀分布等非理想情况，以及光纤在实际环境中受温度、应变、弯曲等影响，产生随机双折射效应。量子密钥分发时间-相位协议采用一组时间基和一组相位基编码，时间基采用两个不同时间位置的时间模式来编码，相位基采用前后光脉冲的两个相位差来编码。受光纤随机双折射的影响，光脉冲经长距离光纤传输后到达接收端时，其偏振态发生了随机变化。时间-相位编码中的时间基解码不受偏振态变化的影响，然而相位基在干涉解码时，因传输光纤和编解码干涉仪光纤双折射影响，存在偏振诱导衰落问题，导致解码干涉不稳定，造成误码率升高，若增加纠偏设备，增加了系统复杂度和成本，且对架空光缆、路桥光缆等强干扰情况难以稳定应用。对量子密钥分发时间-相位编码方案，如何解决时间比特-相位编码量子密钥分发应用中相位基解码时因偏振诱导衰落引起的相位解码干涉不稳定，以实现稳定高效地进行相位干涉解码是基于现有光缆基础设施进行量子保密通信应用的热点和难题。

发明内容

为解决上述问题至少之一，本发明提出一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法和装置。

本发明提供至少以下技术方案：

1. 一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，所述方法包括：

将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及

按照量子密钥分发协议，对所述第一路光脉冲进行直流调制相位解码并对所述第二路光脉冲进行时间比特解码，

其中，对所述第一路光脉冲进行直流调制相位解码包括：

将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；以及

分别在两条子光路上传输所述两路子光脉冲，并将所述两路子光脉冲作相对延时后合束输出，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤，

其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个90度熔接点，所述90度熔接点是通过以下方式形成的：将所述至少一条子光路中的两段保偏光纤相对旋转90度，使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接，并且

其中控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，并且

其中，在分束至合束的过程中，对在所述两条子光路上传输的所述两路子光脉冲中至少之一按照量子密钥分发协议进行直流相位调制。

2. 根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，所述两条子光路包括对于所述第一路光脉冲的两个正交偏振态存在双折射的光路，和/或所述两条子光路上具有对于所述第一路光脉冲的两个正交偏振态存在双折射的光器件，其中所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

分别保持这两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中在所述两条子光路上传输时偏振态不变；以及

调整存在双折射的光路的长度和/或存在双折射的光器件的双折射大小，使得这两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。

3. 根据方案1或2所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，

所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍。

4. 根据方案1或3所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，其中所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。

5. 根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，在所述两条子光路中的至少一条子光路上配置保偏光纤拉伸器和/或双折射相位调制器，其中通过所述保偏光纤拉伸器和/或所述双折射相位调制器调整所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差之差。

6. 根据方案1所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，对所述第二路光脉冲进行时间比特解码包括：

将所述第二路光脉冲直接输出用于探测；或者

将所述第二路光脉冲分束后输出用于探测。

7. 一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述解码装置包括：

前置分束器，被配置用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及，

与所述前置分束器光耦合的直流相位解码器，被配置用于对所述第一路光脉冲进行直流相位解码，

所述直流相位解码器包括第一分束器、第一合束器以及与所述第一分束器光耦合并与所述第一合束器光耦合的两条子光路，其中

所述第一分束器被配置用于将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；

所述两条子光路用于分别传输所述两路子光脉冲，并用于实现所述两路子光脉冲的相对延时，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤；

所述第一合束器被配置用于将相对延时后的所述两路子光脉冲合束输出，

其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个90度熔接点，所述90度熔接点是通过以下方式形成的：将所述至少一条子光路中的两段保偏光纤相对旋转90度，使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接，并且

其中在所述直流相位解码器中，所述两条子光路及其上的光器件被构造成，控制该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，

其中所述直流相位解码器具有位于所述两条子光路中至少之一上的直流相位调制器，所述直流相位调制器被配置用于对经其所在的子光路传输的光脉冲按照量子密钥分发协议进行直流相位调制，

其中所述前置分束器将所述第二路光脉冲输出用于进行时间比特解码。

8. 根据方案7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述两条子光路及其上的光器件被进一步构造成，控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍。

9. 根据方案7或8所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，

所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。

10. 根据方案7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述直流相位解码器还包括：

位于所述两条子光路中的任一子光路上的保偏光纤拉伸器，所述保偏光纤拉伸器被配置用于调节其所在的光路的保偏光纤长度；和/或

位于所述两条子光路中的任一子光路上的双折射相位调制器，所述双折射相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲的两个正交偏振态施加不同的可调的相位调制。

11. 根据方案7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述直流相位调制器为偏振无关相位调制器；所述直流相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲进行0度直流相位调制或180度直流相位调制。

12. 根据方案7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，

所述直流相位解码器采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪的光路结构；或者，

所述直流相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的光路结构，其中所述第一合束器与所述第一分束器为同一器件，所述直流相位解码器还包括：

两个反射镜，所述两个反射镜分别位于所述两条子光路上，分别用于将来自所述第一分束器的经所述两条子光路传输来的所述两路子光脉冲反射回所述第一分束器；和，

光环形器，所述光环形器位于所述第一分束器前端，所述第一路光脉冲输入至所述光环形器的第一端口并从所述光环形器的第二端口输出至所述第一分束器，来自所述第一分束器的合束输出被输入至所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第三端口输出，

所述直流相位解码器的输入端口和输出端口之一为同一端口。

13. 根据方案7所述的基于90度熔接的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器和所述第一合束器以及所述第一分束器和所述第一合束器之间光路上的光器件为偏振保持光器件或非双折射光器件。

14. 根据方案7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述解码装置还包括第二分束器，所述第二分束器光耦合至所述前置分束器，并且被配置用于接收所述第二路光脉冲并将所述第二路光脉冲分束后输出用于进行时间比特解码。

15. 一种量子密钥分发系统，包括：

根据方案7~14中任一项所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的接收端用于时间比特-相位解码；和/或

根据方案7~14中任一项所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的发射端用于时间比特-相位编码。

利用本发明的方案，可实现多个优点。例如，针对时间比特-相位编码量子密钥分发应用，本发明通过在干涉仪两臂中采用保偏光纤的90度熔接，易于控制相位基解码中光脉冲的两个正交偏振态各自在不等臂干涉仪的两臂中传输的相位差之差，实现这两个正交偏振态同时在输出端口有效干涉输出，由此实现环境干扰免疫的相位基解码功能，使得能够实现稳定的环境干扰免疫的时间比特-相位编码量子密钥分发解决方案。另外，在相位解码中对光脉冲进行直流选基调制，可有利地降低与相位基解码选基时的相位调制相关的要求，尤其对于高速系统而言避免了解码选基时的高速相位调制要求。本发明的量子密钥分发解码方案能够抗偏振诱导衰落同时避免对复杂的纠偏设备的需要，能良好地适用于存在环境干扰的高速量子密钥分发应用情形。

附图说明

图1为本发明一优选实施方案的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法的流程图；

图2为本发明一优选实施方案的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置的组成结构示意图；

图3为本发明另一优选实施方案的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置的组成结构示意图；

图4为本发明另一优选实施方案的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置的组成结构示意图；

图5为本发明另一优选实施方案的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置的组成结构示意图；

图6为本发明另一优选实施方案的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置的组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施方案，其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施方案一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，对本文所描述的器件的已知功能和结构的详细具体说明将省略。

本发明一优选实施方案的一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S101：将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲。

具体的，入射的输入光脉冲是任意偏振态的，可以是线偏振的、圆偏振的或者椭圆偏振的完全偏振光，也可以是部分偏振光或者非偏振光。

步骤S102：按照量子密钥分发协议，对第一路光脉冲进行直流调制相位解码并对第二路光脉冲进行时间比特解码。

如本领域技术人员会理解的，每一路光脉冲可以看成由两个正交偏振态组成。同样，由第一路光脉冲分束得到的两路子光脉冲也可以看成由与该第一路光脉冲相同的两个正交偏振态组成。

步骤S103：对第一路光脉冲进行直流调制相位解码可包括：

将第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；以及

分别在两条子光路上传输所述两路子光脉冲，并将所述两路子光脉冲作相对延时后合束输出，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤，

其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个90度熔接点，所述90度熔接点是通过以下方式形成的：将所述至少一条子光路中的两段保偏光纤相对旋转90度，使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接，

其中控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍。

在图1的方法中，在对第一路光脉冲按照量子密钥分发协议进行直流调制相位解码的过程中如下所述进行直流相位调制：在分束至合束的过程中，对在所述两条子光路上传输的所述两路子光脉冲中至少之一按照量子密钥分发协议进行直流相位调制。

这里，相对延时和相位调制按照量子密钥分发协议的要求和规定进行，本文不作详细说明。

关于控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，举例而言，假设这两个正交偏振态分别为x偏振态和y偏振态，将x偏振态在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差表示为Δx，将y偏振态在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差表示为Δy，则该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍，或者说，该第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍，可以表示为：Δx – Δy = 2π* m，

其中m为整数，可以为正整数、负整数或零。

在一种可能的实施方式中，用于传输第一路光脉冲分束得到的两路子光脉冲的两条子光路包括对于该第一路光脉冲的两个正交偏振态存在双折射的光路，和/或在这两条子光路上具有对于该第一路光脉冲的两个正交偏振态存在双折射的光器件。在这种情况下，所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差，使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：分别保持这两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中在所述两条子光路上传输时偏振态不变；以及，调整存在双折射的光路的长度和/或存在双折射的光器件的双折射大小，使得这两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍，换言之，使得这两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。可选地，这可以通过以下任一方式实现：i）将所述两条子光路配置为保偏光纤光路，将所述保偏光纤光路上的光器件配置为非双折射光器件和/或偏振保持光器件；ii）将所述两条子光路之一配置为自由空间光路，将所述两条子光路上的光器件配置为偏振保持光器件。本文中，“保偏光纤光路”是指采用保偏光纤传输光脉冲的光路或保偏光纤连接形成的光路。“非双折射光器件”是指对于不同的偏振态（例如，两个正交偏振态）具有相同折射率的光器件。另外，偏振保持光器件也可称为保偏光器件。

在一种可能的实施方式中，所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差，使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍，从而使得该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍，换言之，使得该第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。

有利的，所述控制所述输入光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差之差为2π的整数倍可以包括：所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。

在一种可能的实施方式中，可将两条子光路配置为自由空间光路，将所述两条子光路上的光器件配置为非双折射光器件。

在一种可能的实现中，在用于对第一路光脉冲分束得到的两路子光脉冲进行传输的两条子光路中的至少一条子光路上配置保偏光纤拉伸器和/或双折射相位调制器。保偏光纤拉伸器适于调节其所在的光路的保偏光纤长度。双折射相位调制器适于对通过其的两个正交偏振态施加不同的可调的相位调制，因而保偏光纤拉伸器和/或双折射相位调制器可被设置来调整该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差之差。例如，双折射相位调制器可以为铌酸锂相位调制器，通过控制施加至铌酸锂晶体的电压，可以对通过该铌酸锂相位调制器的两个正交偏振态各自所经受的相位调制进行控制和调整。由此，双折射相位调制器可用于影响和调整该第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差之差。

对一个光脉冲进行直流相位调制可通过偏振无关相位调制器实现。偏振无关相位调制器适于对光脉冲的两个正交偏振态进行相同的相位调制，所以被称为偏振无关的。举例而言，偏振无关相位调制器可以由两个双折射相位调制器串联或并联实现。根据情况，可以通过多种具体手段来实现直流相位调制。例如，这些手段可包括：调制自由空间光路的长度，或者调制光纤的长度，或者利用串联或并联光波导相位调制器等。例如，可通过用电机改变自由空间光路的长度来实现期望的直流相位调制。再如，可通过利用压电效应的光纤拉伸器来调制光纤的长度，由此实现相位调制。另外，相位调制器可以是适于电压控制的其他类型，通过施加合适的直流电压至偏振无关相位调制器来对光脉冲的两个正交偏振态进行相同的相位调制，可实现期望的直流相位调制。在直流相位调制的情况下，无需变换施加至相位调制器的电压。

在一个优选实施方案中，对第一路光脉冲分束得到的两路子光脉冲中之一进行0度直流相位调制或180度直流相位调制。

根据一种可能的实施方式，对所述第二路光脉冲进行时间比特解码包括：将所述第二路光脉冲直接输出用于探测；或者将所述第二路光脉冲分束后输出用于探测。

本发明一优选实施方案的一种相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置如图2所示，包括以下组成部分：前置分束器201、分束器202和203、直流相位调制器204、合束器205、90度熔接点206和207。分束器203、合束器205及它们之间的两条子光路总体可称为直流相位解码器。

前置分束器201用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为两路光脉冲。

直流相位解码器与前置分束器201光耦合，用于接收上述两路光脉冲中的一路光脉冲并对其进行直流调制相位解码。为方便起见，相位解码器接收的该一路光脉冲在下文中亦称为第一路光脉冲。

分束器202与前置分束器201光耦合，用于接收上述两路光脉冲中的另一路光脉冲（亦称为“第二路光脉冲”），并将该另一路光脉冲分束后输出用于进行时间比特解码。这里，需要说明的是，分束器202是可选的。由前置分束器201将该另一路光脉冲直接输出用于进行时间比特解码也是可能的。

分束器203用于将来自前置分束器201的第一路光脉冲分束为两路子光脉冲，以分别经两条子光路传输并由这两条子光路作相对延时后由合束器205合束输出。直流相位调制器204用于对经其所在的两条子光路之一传输的子光脉冲按照量子密钥分发协议进行直流相位调制。具体地，两条子光路用于分别传输这两路子光脉冲，并用于实现这两路子光脉冲的相对延时。可通过调节分束器203与合束器205之间的两条子光路中任一的光路物理长度来实现两路子光脉冲的相对延时。合束器205用于将经两条子光路传输来的这两路子光脉冲合束输出。

优选地，直流相位调制器204用于对通过其的光脉冲进行0度直流相位调制或180度直流相位调制。

根据本发明，在直流相位解码器中，两条子光路及其上的光器件被构造成，控制该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，换言之，使得第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。

就此而言，一个光路对于两个正交偏振态可以存在双折射或不存在双折射，取决于该光路的类型。例如，自由空间光路对于一路输入光脉冲的两个正交偏振态不存在双折射，而保偏光纤光路对于一路输入光脉冲的两个正交偏振态通常存在彼此差异较大的双折射。另外，光路上的一个光器件对于两个正交偏振态可以存在双折射或不存在双折射，取决于该光器件的类型。例如，一个非双折射光器件对于一路输入光脉冲的两个正交偏振态不存在双折射，而一个偏振保持光器件对于一路输入光脉冲的两个正交偏振态通常存在彼此差异较大的双折射。

对于直流相位解码器，可以可选地有如下设置：

● 直流相位解码器中的分束器与合束器之间的两条子光路为自由空间光路，这两条子光路中的光器件，包括直流相位调制器——如果有的话，为非双折射光器件和/或偏振保持光器件。对于该设置，在有偏振保持光器件的情况下，偏振保持光器件本身导致输入至该相位解码器的光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。

● 直流相位解码器中的分束器与合束器之间的两条子光路为保偏光纤光路，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤，其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个90度熔接点，所述90度熔接点是通过以下方式形成的：将所述至少一条子光路中的两段保偏光纤相对旋转90度，使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接。另外，这两条子光路中的光器件，包括直流相位调制器——如果有的话，为偏振保持光器件和/或非双折射光器件。

● 直流相位解码器还包括光纤拉伸器和/或双折射相位调制器。光纤拉伸器可位于相位解码器的分束器与合束器之间的两条子光路中的任一子光路上，可用于调节其所在的子光路的保偏光纤长度。通过借助于光纤拉伸器调整保偏光纤长度，可有利地易于实现输入至该相位解码器的光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。此外，光纤拉伸器也可用作直流相位调制器使用。双折射相位调制器可位于所述两条子光路中的任一子光路上，可用于对通过其的光脉冲的两个正交偏振态施加不同的相位调制。通过控制该双折射相位调制器，通过其的光脉冲的两个正交偏振态各自所经受的相位调制之差可调整。如此，通过利用双折射相位调制器，可方便地影响和调整输入至相位解码器的光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差之差，易于实现所述差为2π的整数倍。该双折射相位调制器可以为前文所述的铌酸锂相位调制器。

● 直流相位解码器采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪的结构，干涉仪两臂的光路（即，相位解码器的分束器与合束器之间的两条子光路）采用保偏光纤，假设干涉仪的两臂分别包含一个90度熔接点206和207，假设分束器至一臂中的90度熔接点206的距离为L1、该一臂中的90度熔接点206至合束器的距离为L2，分束器至另一臂中的90度熔接点207的距离为L3、该另一臂中的90度熔接点207至合束器的距离为L4，长度关系满足（L1－L2）－（L3－L4）= nβ，其中n为正整数、负整数或零，β为保偏光纤拍长。这种情况下，可以使得输入至该相位解码器的第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。在一个优选实施方案中，两个90度熔接点可以分别位于两臂的中点，也即是L1=L2且L3=L4，长度关系满足（L1－L2）－（L3－L4）= 0。

● 直流相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的结构。此时，直流相位解码器的合束器与分束器为同一器件。在此情况下，直流相位解码器还包括两个反射镜，这两个反射镜分别位于用于传输相位解码器的分束器分束得到的两路子光脉冲的两条子光路上，分别用于将来自相位解码器的分束器的经所述两条子光路传输来的两路子光脉冲反射回去以便由相位解码器的与分束器为同一器件的合束器合束输出。此外，在一个实施方案中，相位解码器还包括光环形器。该光环形器可位于相位解码器的分束器前端。来自前置分束器201的相应一路光脉冲可输入至光环形器的第一端口并从光环形器的第二端口输出至相位解码器的分束器，来自相位解码器的合束器（与相位解码器的分束器为同一器件）的合束输出可输入至光环形器的第二端口并从光环形器的第三端口输出。优选的，所述分束器与所述两个反射镜构成的所述干涉仪的两个臂可分别包含一个90度熔接点，假设分束器至一臂中的90度熔接点的距离为L1、该一臂中的90度熔接点至两个反射镜中的一个反射镜的距离为L2，分束器至另一臂中的90度熔接点的距离为L3、该另一臂中的90度熔接点至两个反射镜中的另一个反射镜的距离为L4，考虑到光脉冲沿两臂往返传输，在传输过程中经过保偏光纤慢轴或快轴传输的距离为对应保偏光纤长度的2倍，长度关系满足2（L1－L2）－2（L3－L4）= nβ，其中n为正整数、负整数或零，β为保偏光纤拍长。这种情况下，两条子光路中的其他光器件导致输入至该相位解码器的光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。在一个优选实施方案中，两个90度熔接点可以分别位于两臂的中点，也即是L1=L2且L3=L4，长度关系满足2（L1－L2）－2（L3－L4）=0。

“保偏光纤拍长”是本领域公知的概念，指保偏光纤的两个本征偏振态沿保偏光纤传输产生2π的相位差所对应的保偏光纤长度。

对于图2的实施方案，分束器203和合束器205优选为偏振保持光器件。说到偏振保持光器件，其存在两个正交的本征偏振态，对入射的本征偏振态的光脉冲保持偏振态不变，如本领域技术人员已知的。

本发明另一优选实施方案的一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置如图3所示，其中的直流相位解码器采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪的结构。具体的，该直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置包括以下组成部分：前置分束器303、分束器304、保偏分束器307、保偏光纤拉伸器309、直流相位调制器311、保偏合束器312以及两个90度熔接点308和310。

前置分束器303一侧的两个端口301和302之一作为量子密钥分发时间比特-相位解码装置的输入端。分束器304接收通过前置分束器303分束后的一路输入光脉冲并将其分束为两路子光脉冲。保偏分束器307和保偏合束器312构成不等臂马赫-曾德尔干涉仪的组成部分，保偏分束器307和保偏合束器312之间的两条子光路（即，不等臂马赫-曾德尔干涉仪的两臂）可以为保偏光纤光路，保偏光纤拉伸器309和直流相位调制器311可插入不等臂马赫-曾德尔干涉仪的同一臂或者分别插入不等臂马赫-曾德尔干涉仪的两个臂。第一马赫-曾德尔干涉仪两臂包含至少一个90度熔接点，例如可分别包含一个90度熔接点308和310。输入到保偏分束器307的光脉冲经不等臂马赫-曾德尔干涉仪解码后由端口313或314输出。

工作时，入射光脉冲经前置分束器303的端口301或302进入前置分束器303分束成两路光脉冲（第一路光脉冲和第二路光脉冲）传输，其中第一路光脉冲输入保偏分束器307分束为两路子光脉冲，该两路子光脉冲中的一路子光脉冲经90度熔接点308传输和保偏光纤拉伸器309调制（其中90度熔接点308和保偏光纤拉伸器309的设置顺序可变换，或者简称为“顺序无关”），另一路子光脉冲经90度熔接点310传输和经直流相位调制器311直流调制0度或180度相位（顺序无关），两路子光脉冲相对延时后经保偏合束器312合束后由端口313或314输出。从前置分束器303输出的第二路光脉冲输入分束器304分束为两路子光脉冲经端口305或306输出用于进行时间比特解码。

假设保偏分束器307与90度熔接点308之间长度为L1、90度熔接点308与保偏合束器312之间长度为L2、保偏分束器307与90度熔接点310之间长度为L3、90度熔接点310与保偏合束器312之间长度为L4，调制保偏光纤拉伸器309，使得长度关系满足：

（L1－L3）－（L2－L4）=nβ，或者说

（L1－L2）－（L3－L4）=nβ，

其中β为保偏光纤拍长、n为整数；从而使得第一路光脉冲两个正交偏振态各自在不等臂马赫-曾德尔干涉仪两臂传输的相位差之差为2π的整数倍。

直流相位调制器311为偏振无关光器件。若不接直流相位调制器311，而通过保偏光纤拉伸器309实现直流相位调制器311的直流相位调制功能，上述结果不受影响。

图4示出本发明另一优选实施方案的一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，如图4所示，其中的直流相位解码器采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪的结构。该直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置包括以下组成部分：前置分束器403、保偏分束器405、90度熔接点406和408、保偏光纤拉伸器407、直流相位调制器409以及保偏合束器410。

前置分束器403的一侧的两个端口401和402之一作为装置的输入端，用于接收入射的光脉冲。保偏分束器405和保偏合束器410组成不等臂马赫-曾德尔干涉仪。保偏光纤拉伸器407和直流相位调制器409可插入不等臂马赫-曾德尔干涉仪的同一臂或者分别插入不等臂马赫-曾德尔干涉仪的两个臂。不等臂马赫-曾德尔干涉仪两臂中至少一臂包含至少一个90度熔接点，例如两臂可分别包含一个90度熔接点406和一个90度熔接点408，输入到保偏分束器405的光脉冲经不等臂马赫-曾德尔干涉仪解码后由端口411或412输出。

工作时，光脉冲经前置分束器403的端口401或402进入前置分束器403分束成两路光脉冲传输，一路光脉冲由端口404直接输出；另一路光脉冲输入保偏分束器405分束为两路子光脉冲，其中一路子光脉冲经90度熔接点406传输和保偏光纤拉伸器407调制（顺序无关），另一路子光脉冲经90度熔接点408传输和经直流相位调制器409调制（顺序无关），两路子光脉冲相对延时后经保偏合束器410合束后由端口411或412输出。

假设保偏分束器405与90度熔接点406之间长度为L1’、90度熔接点406与保偏合束器410之间长度为L2’、保偏分束器405与90度熔接点408之间长度为L3’、90度熔接点408与保偏合束器410之间长度为L4’，调制保偏光纤拉伸器407，使得长度关系满足：

（L1’－L3’）－（L2’－L4’）=nβ，或者说

（L1’－L2’）－（L3’－L4’）=nβ，

其中β为保偏光纤拍长、n为整数；从而使得第一路光脉冲两个正交偏振态各自在马赫-曾德尔干涉仪两臂传输的相位差之差为2π的整数倍。

直流相位调制器409为偏振无关光器件。若不接直流相位调制器409，而通过保偏光纤拉伸器407实现直流相位调制器409的直流相位调制功能，上述结果不受影响。

图5示出本发明另一优选实施方案的一种相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，如图5所示，其中的直流相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的结构。该直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置包括以下组成部分：前置分束器503、分束器504、光环形器507、保偏分束器508、90度熔接点509和512、保偏光纤拉伸器510、直流相位调制器513、反射镜511和514。

前置分束器503的一侧的两个端口501和502之一作为装置的输入端，分束器504将前置分束器503分束后的一路输入光脉冲分束为两路子光脉冲，光环形器507由端口A输入由端口B输出，由端口B输入由端口C输出，保偏分束器508和反射镜511、514组成不等臂迈克尔逊干涉仪。保偏光纤拉伸器510和直流相位调制器513可插入不等臂迈克尔逊干涉仪的同一臂或者分别插入不等臂迈克尔逊干涉仪的两个臂干涉仪干涉仪干涉仪。不等臂迈克尔逊干涉仪的两臂中至少一臂包含至少一个90度熔接点，例如，两臂可分别包含一个90度熔接点509和一个90度熔接点512。输入光脉冲经不等臂迈克尔逊干涉仪干涉仪解码后经光环形器507端口B传输至端口C由端口515输出或由保偏分束器508端口516输出。

工作时，光脉冲经前置分束器503的端口501或502进入前置分束器503分束成两路光脉冲传输，一路光脉冲输入分束器504分束为两路子光脉冲由端口505或端口506输出；另一路光脉冲输入光环形器507端口A经端口B输出至保偏分束器508分束为两路子光脉冲，一路子光脉冲经90度熔接点509传输和保偏光纤拉伸器510调制（顺序无关）后由反射镜511反射回来，另一路子光脉冲经90度熔接点512传输和经直流相位调制器513调制（顺序无关）后由反射镜514反射回来，反射回来的相对延时的两路子光脉冲经保偏分束器508合束后由端口516输出或经光环形器507端口B输入后由端口C传输至端口515输出。

假设保偏分束器508与90度熔接点509之间长度为L1”、90度熔接点509与反射镜511之间长度为L2”、保偏分束器508与90度熔接点512之间长度为L3”、90度熔接点512与反射镜514之间长度为L4”，调制保偏光纤拉伸器510，使得长度关系满足：

2（L1”－L3”）－2（L2”－L4”）= nβ，或者

2（L1”－L2”）－2（L3”－L4”）=nβ，

其中β为保偏光纤拍长、n为正整数；从而使得输入光脉冲两个正交偏振态各自在迈克尔逊干涉仪两臂传输的相位差之差为2π的整数倍。

直流相位调制器513为偏振无关光器件。若不接直流相位调制器513，而通过保偏光纤拉伸器510实现直流相位调制器513的相位调制功能，上述结果不受影响。

图6示出本发明另一优选实施方案的一种相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置。如图6所示，其中的直流相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的结构。该直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置包括以下组成部分：前置分束器603、光环形器605、保偏分束器606、90度熔接点607和610、保偏光纤拉伸器608、直流相位调制器611、反射镜609和612。

前置分束器603的一侧的两个端口601和602之一作为装置的输入端，光环形器605由端口A输入由端口B输出，由端口B输入由端口C输出，保偏分束器606和反射镜609、612组成不等臂迈克尔逊干涉仪。保偏光纤拉伸器608和直流相位调制器611可插入不等臂迈克尔逊干涉仪的同一臂或者分别插入不等臂迈克尔逊干涉仪的两个臂干涉仪干涉仪干涉仪。不等臂迈克尔逊干涉仪的两臂中至少一臂包含至少一个90度熔接点，例如，两臂可分别包含一个90度熔接点607和一个90度熔接点610。输入光脉冲经不等臂迈克尔逊干涉仪解码后经光环形器605端口B传输至端口C由端口613输出或由保偏分束器606端口614输出。

工作时，光脉冲经前置分束器603的端口601或602进入前置分束器603分束成两路光脉冲传输，一路光脉冲由端口604直接输出用于时间比特解码；另一路光脉冲输入光环形器605端口A经端口B输出至保偏分束器606分束为两路子光脉冲，其中一路子光脉冲经90度熔接点607传输和保偏光纤拉伸器608调制（顺序无关）后由反射镜609反射回来，另一路子光脉冲经90度熔接点610传输和经直流相位调制器611调制（顺序无关）后由反射镜612反射回来，反射回来的相对延时的两路子光脉冲经保偏分束器606合束后由端口614输出或经光环形器605端口B输入后由端口C传输至端口613输出。

假设保偏分束器606与90度熔接点607之间长度为L1”’、90度熔接点607与反射镜609之间长度为L2”’、保偏分束器606与90度熔接点610之间长度为L3”’、90度熔接点610与反射镜612之间长度为L4”’，调制保偏光纤拉伸器608，使得长度关系满足：

2（L1”’－L3”’）－2（L2”’－L4”’）=nβ，或者说

2（L1”’－L2”’）－2（L3”’－L4”’）=nβ，

其中β为保偏光纤拍长、n为整数；从而使得第一路光脉冲的两个正交偏振态各自在迈克尔逊干涉仪两臂传输的相位差之差为2π的整数倍。

直流相位调制器611为偏振无关光器件。若不接直流相位调制器611，而通过保偏光纤拉伸器608实现直流相位调制器611的相位调制功能，上述结果不受影响。

在图3-图6的实施方案中，保偏光纤拉伸器除了可以用于直流相位调制以外，另一个用途是可以用来调整保偏光纤长度、实现干涉仪两臂（两条子光路）的保偏光纤长度之差满足上述的与保偏光纤拍长的关系，由此实现输入干涉仪的光脉冲的两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中经两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。

本文中，术语“分束器”和“合束器”可互换使用，分束器亦可称为和用作合束器，反之亦然。

再一方面，本发明提供一种量子密钥分发系统，可以在量子密钥分发系统的接收端配置本发明的相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，用于时间比特-相位解码。另外，也可以在量子密钥分发系统的发射端配置本发明的相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，用于时间比特-相位编码。

本发明通过在干涉仪两臂中采用对保偏光纤进行90度熔接，易于控制相位基解码中光脉冲的两个正交偏振态各自在不等臂干涉仪的两臂中传输的相位差之差。另外本发明能够实现相位基解码中光脉冲的两个正交偏振态同时在输出端口有效干涉输出，相当于对两个正交偏振态进行偏振分集处理，可有效解决偏振诱导衰落导致的干涉解码不稳定问题，实现环境干扰免疫的稳定相位解码，而无需使用偏振分束器和两个干涉仪对两个偏振态分别进行解码，另外也消除了对纠偏的需要。此外，通过在相位基解码中采用直流相位调制，避免了高速相位调制要求。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效有更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

尽管已经详细地说明了示例实施方案，前述说明在所有方面都是说明性的而不是限制性的。应当理解，可以设计出多个其它改型和变体而不偏离示例实施方案的范围，这些都落入本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1. 一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，所述方法包括：

将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及

按照量子密钥分发协议，对所述第一路光脉冲进行直流调制相位解码并对所述第二路光脉冲进行时间比特解码，

其中，对所述第一路光脉冲进行直流调制相位解码包括：

将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；以及

分别在两条子光路上传输所述两路子光脉冲，并将所述两路子光脉冲作相对延时后合束输出，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤，

其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个90度熔接点，所述90度熔接点是通过以下方式形成的：将所述至少一条子光路中的两段保偏光纤相对旋转90度，使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接，并且

其中控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，并且

其中，在分束至合束的过程中，对在所述两条子光路上传输的所述两路子光脉冲中至少之一按照量子密钥分发协议进行直流相位调制。

2. 根据权利要求1所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，所述两条子光路包括对于所述第一路光脉冲的两个正交偏振态存在双折射的光路，和/或所述两条子光路上具有对于所述第一路光脉冲的两个正交偏振态存在双折射的光器件，其中所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

分别保持这两个正交偏振态各自在分束至合束的过程中在所述两条子光路上传输时偏振态不变；以及

调整存在双折射的光路的长度和/或存在双折射的光器件的双折射大小，使得这两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差相差2π的整数倍。

3.根据权利要求1或2所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，

所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍。

4.根据权利要求1或2所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，其中所述控制所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，包括：

所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。

5.根据权利要求1所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，在所述两条子光路中的至少一条子光路上配置保偏光纤拉伸器和/或双折射相位调制器，其中通过所述保偏光纤拉伸器和/或所述双折射相位调制器调整所述第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差之差。

6. 根据权利要求1所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码方法，其特征在于，对所述第二路光脉冲进行时间比特解码包括：

将所述第二路光脉冲直接输出用于探测；或者

将所述第二路光脉冲分束后输出用于探测。

7.一种基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述解码装置包括：

前置分束器，被配置用于将入射的任意偏振态的一路输入光脉冲分束为第一路光脉冲和第二路光脉冲；以及，

与所述前置分束器光耦合的直流相位解码器，被配置用于对所述第一路光脉冲进行直流相位解码，

所述直流相位解码器包括第一分束器、第一合束器以及与所述第一分束器光耦合并与所述第一合束器光耦合的两条子光路，其中

所述第一分束器被配置用于将所述第一路光脉冲分束为两路子光脉冲；

所述两条子光路用于分别传输所述两路子光脉冲，并用于实现所述两路子光脉冲的相对延时，所述两条子光路中的至少一条子光路包括至少两段保偏光纤；

所述第一合束器被配置用于将相对延时后的所述两路子光脉冲合束输出，

其中，在所述两条子光路中的所述至少一条子光路中包含至少一个90度熔接点，所述90度熔接点是通过以下方式形成的：将所述至少一条子光路中的两段保偏光纤相对旋转90度，使得一段保偏光纤的慢轴与另一段保偏光纤的快轴对准熔接，并且

其中在所述直流相位解码器中，所述两条子光路及其上的光器件被构造成，控制该第一路光脉冲的两个正交偏振态中的一个偏振态在分束至合束的过程中经所述两条子光路传输的相位差与另一个偏振态经所述两条子光路传输的相位差使得两个相位差相差2π的整数倍，

其中所述直流相位解码器具有位于所述两条子光路中至少之一上的直流相位调制器，所述直流相位调制器被配置用于对经其所在的子光路传输的光脉冲按照量子密钥分发协议进行直流相位调制，

其中所述前置分束器将所述第二路光脉冲输出用于进行时间比特解码。

8.根据权利要求7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述两条子光路及其上的光器件被进一步构造成，控制所述保偏光纤的一个本征偏振态在所述两条子光路中的一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第一距离差、以及该本征偏振态在所述两条子光路中的另一条子光路上传输时经保偏光纤快轴传输的距离和经慢轴传输的距离的第二距离差，使得第一距离差和第二距离差相差保偏光纤拍长的整数倍。

9.根据权利要求7或8所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，

所述两条子光路均包含一个90度熔接点，且每个熔接点位于所在子光路的中点。

10. 根据权利要求7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述直流相位解码器还包括：

位于所述两条子光路中的任一子光路上的保偏光纤拉伸器，所述保偏光纤拉伸器被配置用于调节其所在的光路的保偏光纤长度；和/或

位于所述两条子光路中的任一子光路上的双折射相位调制器，所述双折射相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲的两个正交偏振态施加不同的可调的相位调制。

11.根据权利要求7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述直流相位调制器为偏振无关相位调制器；所述直流相位调制器被配置用于对通过其的光脉冲进行0度直流相位调制或180度直流相位调制。

12.根据权利要求7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，

所述直流相位解码器采用不等臂马赫-曾德尔干涉仪的光路结构；或者，

所述直流相位解码器采用不等臂迈克尔逊干涉仪的光路结构，其中所述第一合束器与所述第一分束器为同一器件，所述直流相位解码器还包括：

两个反射镜，所述两个反射镜分别位于所述两条子光路上，分别用于将来自所述第一分束器的经所述两条子光路传输来的所述两路子光脉冲反射回所述第一分束器；和，

光环形器，所述光环形器位于所述第一分束器前端，所述第一路光脉冲输入至所述光环形器的第一端口并从所述光环形器的第二端口输出至所述第一分束器，来自所述第一分束器的合束输出被输入至所述光环形器的第二端口并从所述光环形器的第三端口输出，

所述直流相位解码器的输入端口和输出端口之一为同一端口。

13.根据权利要求7所述的基于90度熔接的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述第一分束器和所述第一合束器以及所述第一分束器和所述第一合束器之间光路上的光器件为偏振保持光器件或非双折射光器件。

14.根据权利要求7所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其特征在于，所述解码装置还包括第二分束器，所述第二分束器光耦合至所述前置分束器，并且被配置用于接收所述第二路光脉冲并将所述第二路光脉冲分束后输出用于进行时间比特解码。

15. 一种量子密钥分发系统，包括：

根据权利要求7~14中任一项所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的接收端用于时间比特-相位解码；和/或

根据权利要求7~14中任一项所述的基于90度熔接相差控制的直流调制量子密钥分发时间比特-相位解码装置，其设置在所述量子密钥分发系统的发射端用于时间比特-相位编码。

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