CN110456468A - 一种量子光器件空间混合集成组件 - Google Patents

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Abstract

一种量子光器件空间混合集成组件，包括：发射端，所述发射端包括：发射端壳体，具有一容置空间；第一保偏耦合器；第二保偏耦合器，所述第二保偏耦合器输入端与所述第一保偏耦合器输出端通过端到端连接。本发明通过第一保偏耦合器与第二保偏耦合器的端到端连接，可以直接将第一保偏耦合器与第二保偏耦合器连接在一起，有效避免器件间的光纤熔接点，降低组件的体积及光路的损耗，实现整个组件小型化。

Description

一种量子光器件空间混合集成组件
技术领域
本发明涉及一种量子光器件空间混合集成装置，尤其是涉及一种量子光器件空间混合集成组件。
背景技术
量子密钥分发系统中包含了多种器件，主要有：偏振合/分束器(PBC/PBS)、保偏滤波耦合器(BS/BC)、粗波分复用器(CWDM)、保偏可调式光衰减器(ATT)、信号强度调制器(AM)、相位调制器(PM)等。为满足工程化应用这些器件须高度集成在一个小体积模块盒体内。
由于所有器件均集成在一个模块盒内，所以器件尺寸必须尽量小。如何保证在量子光学集成组件模块小型化、一体化的条件下，同时确保内部各无源光器件的性能指标不会受到影响是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种小型化量子光器件空间混合集成组件。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
第一方面提供一种量子光器件空间混合集成组件，包括：
发射端，所述发射端包括：
发射端壳体，具有一容置空间；
第一保偏耦合器；
第二保偏耦合器，所述第二保偏耦合器输入端与所述第一保偏耦合器输出端通过端到端连接。
本发明所述的量子光器件空间混合集成组件，其中，所述发射端包括：
信号强度调制器，输入端通过光纤与所述第一保偏耦合器输出端连接，设置在所述容置空间中；
相位调制器，输入端通过与所述信号调制器输出端连接，设置在所述容置空间中；
第三保偏耦合器，输入端与所述相位调制器输出端连接，设置在所述容置空间中；
保偏可调式光衰减器，输入端与所述第三保偏耦合器输出端连接，输出端与所述第二保偏耦合器连接，设置在所述容置空间中；
粗波分复用器，设置在所述容置空间中，所述粗波分复用器输入端与所述第二保偏耦合器输出端通过端到端连接，与所述第二保偏耦合器集成在一起；
法拉第镜，与所述第三保偏耦合器端到端连接，设置在所述容置空间中。
本发明所述的量子光器件空间混合集成组件，其中，所述信号强度调制器与所述相位调制器设置在所述容置空间一端，所述保偏可调式衰减器设置在所述容置空间与所述相位调制器相对一端，所述第三保偏耦合器与所述第二保偏耦合器集成在一起。
本发明所述的量子光器件空间混合集成组件，其中，所述第二保偏耦合器、所述第三保偏耦合器、所述保偏可调式衰减器、所述粗波分复用器、所述法拉第镜集成在一起。
第二方面本发明提供一种量子光器件空间混合集成组件，包括接收端，所述接收端包括：
接收端壳体，具有一第二容置空间；
第一保偏耦合器；
第二保偏耦合器，所述第二保偏耦合器与所述第一保偏耦合器通过端到端连接。
本发明所述的量子光器件空间混合集成组件，其中，所述接收端包括：
第二粗波分复用器，设置在所述第二容置空间中
动态偏振控制器，所述动态偏偏振控制器输出端与所述第一保偏耦合器输入端连接，输入端与所述粗波分复用器输出端连接，设置在所述第二容置空间中，第二保偏耦合器输入端与所述第一保偏耦合器输出端端到端连接，设置在所述容置空间中；
光纤延迟线，一端与所述第一保偏耦合器连接；
第二保偏合束器，一个输入端与所述第二保偏耦合器一个输出端端到端连接；
第二信号强度调制器，输入端与所述第二保偏合束器输出端连接；
第三保偏合束器，一个输入端与所述光纤延迟线连接，另一个输入端与所述第二信号强度调制器输出端连接；
第二相位调制器，输出端与所述第二保偏合束器输入端连接；
第二法拉第镜，输出端与所述第二相位调制器输入端连接。
本发明所述的量子光器件空间混合集成组件，其中，所述第二粗波分复用器、第二保偏合束器、法拉第镜集成在一起。
本发明所述的量子光器件空间混合集成组件，其中，所述第二信号强度调制器与第二相位调制器安装在所述第二容置空间同一侧，所述动态偏振控制器与所述光纤延迟线安装在同一侧，且位置与所述第二强度调制器相对的一侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过第一保偏耦合器与第二保偏耦合器的端到端连接，可以直接将第一保偏耦合器与第二保偏耦合器连接在一起，可以有效避免光纤熔接点，降低组件的体积及光路损耗，实现整个组件小型化。
附图说明
图1为本事情提供的一种实施例示意图；
图2为本申请提供的另一种实施例示意图；
具体实施方式
请参阅图1-2所示，量子密钥分发系统中包含了多种器件，主要有：偏振合/分束器(PBC/PBS)、保偏滤波耦合器(BS/BC)、粗波分复用器(CWDM)、保偏可调式光衰减器(ATT)、信号强度调制器(AM)、相位调制器(PM)等。为满足工程化应用这些器件须高度集成在一个小体积模块盒体内。
由于所有器件均集成在一个模块盒内，所以器件尺寸必须尽量小。如何保证在量子光学集成组件模块小型化、一体化的条件下，同时确保内部各无源光器件的性能指标不会受到影响是急需解决的问题。
基于此，本实施例提供一种量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，包括：
发射端100，发射端包：
发射端壳体110，具有一容置空间111；
第一保偏耦合器120；
第二保偏耦合器，第二保偏耦合器输入端与第一保偏耦合器121输出端通过端到端连接。
通过第一保偏耦合器与第二保偏耦合器的端到端连接，可以直接将第一保偏耦合器与第二保偏耦合器连接在一起，通过选择光纤及设计光纤布局，可以有效避免光纤的弯曲损耗，降低组件的体积，进而可以使整个组件小型化，同时通过端到端连接在一起与熔接方式相比，不需要熔接点，降低光路的损耗。
需要说明的是，端到端连接是每个组件之间无光路断点的连接；具体实现方式是把带有两个光纤头的光纤在光学耦合台上分别与其他晶体组件进行在线调轴与耦合，待满足参数要求后进行固化成型；第一保偏耦合器120可以是合束器也可以是分束器，第二保偏耦合器可以是合束器也可以是分束器。
在一些实施例中，信号强度调制器130与相位调制器140设置在容置空间111一端，保偏可调式衰减器150设置在容置空间111与相位调制器140相对一端，第三保偏耦合器与第二保偏耦合器集成在一起，如图1所示，集成为160，集成在一起方便组件布局，有利于小型化。
在一些实施例中，发射端100包括：
信号强度调制器130，输入端通过光纤与第一保偏耦合器121连接，设置在容置空间111中；
相位调制器140，输入端通过与信号调制器130输出端连接，设置在容置空间111中；
第三保偏耦合器，输入端与相位调制器输出端连接，设置在容置空间中；
保偏可调式光衰减器150，输入端与第三保偏耦合器输出端连接，输出端与第二保偏耦合器连接，设置在容置空间111中。
需要说明的是第一保偏耦合器在此实施例中采用分束器，第二保偏耦合器在此实施例中采用合束器。
本实施例具体工作方式为信号光从第一偏振耦合器输入，第一偏振耦合器为分束器，将信号光分束，一束直接进入第二偏振耦合器中，第二偏振耦合器为合束器，一束经过信号调制器、相位调制器第三保偏耦合器、保偏可调式衰减器进入第二偏振耦合器中，实现合束，用于秘钥的产生。
在一些实施例中，信号强度调制器130与相位调制器140设置在容置空间111一端，保偏可调式衰减器150设置在容置空间111与相位调制器140相对一端，第三保偏耦合器与第二保偏耦合器集成在一起；
通过将信号强度调制器130与相位调制器140设置在容置空间111一端，保偏可调式衰减器150设置在容置空间111与相位调制器140相对一端，可以有效减小组件体积，减小集成难度，同时将第三保偏耦合器与第二保偏耦合器集成在一起，方便进行端到端的连接。
在一些实施例中，包括粗波分复用器，设置在所述容置空间中，粗波分复用器输入端与第二保偏耦合器输出端通过端到端连接，与第二保偏耦合器集成在一起，通过第二保偏耦合器与粗波分复用器的端到端连接可以更小的减小组件的体积，进一步通过粗波分复用器实现合束，实现偏振与时分复用，用于秘钥的产生。
本实施例提供一种量子光器件空间混合集成组件，包括接收端200，接收端200包括：
接收端壳体210，具有一第二容置空间211；
第一保偏耦合器；
第二保偏耦合器220，第二保偏耦合器220与第一保偏耦合器通过端到端连接。
通过第一保偏耦合器与第二保偏耦合器的端到端连接，可以直接将第一保偏耦合器与第二保偏耦合器连接在一起，通过选择光纤及设计光纤布局，可以有效避免光纤的弯曲损耗，降低组件的体积，进而可以使整个组件小型化，同时通过端到端连接在一起与熔接方式相比，不需要熔接点，降低光路的损耗。
需要说明的是，端到端连接是每个组件之间无光路断点的连接；具体实现方式是把带有两个光纤头的光纤在光学耦合台上分别与其他晶体组件进行在线调轴与耦合，待满足参数要求后进行固化成型；第一保偏耦合器可以是合束器也可以是分束器，第二保偏耦合器可以是合束器也可以是分束器。
在一些实施例中，接收端200包括：
第二粗波分复用器，设置在第二容置空间中
动态偏振控制器230，动态偏偏振控制器输出端与第一保偏耦合器输入端连接，输入端与粗波分复用器输出端连接，设置在第二容置空间中；
第二保偏耦合器220，输入端与第一保偏耦合器输出端端到端连接，设置在容置空间中；
光纤延迟线240，一端与第一保偏耦合器连接；
第二保偏合束器，一个输入端与第二保偏耦合器220一个输出端端到端连接；
第二信号强度调制器250，输入端与第二保偏合束器输出端连接；
第三保偏合束器260，一个输入端与光纤延迟线240连接，另一个输入端与第二信号强度调制器250输出端连接；
第二相位调制器270，输出端与第二保偏合束器输入端连接；
第二法拉第镜，输出端与第二相位调制器输入端连接。
此实施例中对收到的信号进行偏振校正，然后经过偏振分束器把信号光(90％)与本振光分束，信号光经偏振分束器、相位调制器、法拉第镜完成偏振态的恢复、测量基选择和时间延时，本振光与信号光同时到达分束器并且偏振态相同，然后输出到探测器进行解调，实行密钥的恢复与测量，同时使用端到端连接，可以降低组件的体积，避免熔点造成的信号光损耗。
在此实施例中，第一保偏耦合器为分束器，第二保偏耦合器也为分束器。
在一些实施例中，第二粗波分复用器、第二保偏合束器、法拉第镜集成在一起，为图2中的280，通过集成在一起可以有效降低组件的体积，同时有利于合理布局，可以使组件布局时更加合理。
在一些实施例中，第二信号强度调制器250与第二相位调制器270安装在第二容置空间211同一侧，动态偏振控制器230与光纤延迟线240安装在同一侧，且位置与第二强度调制器270相对的一侧。
通过上述布局方式，可以有效减小组件体积，布局合理。
以上所述的实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，包括：
发射端(100)，所述发射端(100)包括：
发射端壳体(110)，具有一容置空间(111)；
第一保偏耦合器(120)；
第二保偏耦合器，所述第二保偏耦合器输入端与所述第一保偏耦合器输出端通过端到端连接。
2.根据权利要求1所述的量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，所述发射端(100)包括：
信号强度调制器(130)，输入端通过光纤与所述第一保偏耦合器(121)输出端连接，设置在所述容置空间(111)中；
相位调制器(140)，输入端通过与所述信号调制器(130)输出端连接，设置在所述容置空间(111)中；
第三保偏耦合器，输入端与所述相位调制器输出端连接，设置在所述容置空间中；
保偏可调式光衰减器(150)，输入端与所述第三保偏耦合器输出端连接，输出端与所述第二保偏耦合器连接，设置在所述容置空间(111)中；
粗波分复用器，设置在所述容置空间中，所述粗波分复用器输入端与所述第二保偏耦合器输出端通过端到端连接，与所述第二保偏耦合器集成在一起；
法拉第镜，与所述第三保偏耦合器端到端连接，设置在所述容置空间中。
3.根据权利要求2所述的量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，所述信号强度调制器(130)与所述相位调制器(140)设置在所述容置空间(111)一端，所述保偏可调式衰减器(150)设置在所述容置空间(111)与所述相位调制器(140)相对一端，所述第三保偏耦合器与所述第二保偏耦合器集成在一起。
4.根据权利要求3所述的量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，所述第二保偏耦合器、所述第三保偏耦合器、所述保偏可调式衰减器、所述粗波分复用器、所述法拉第镜集成在一起。
5.一种量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，包括接收端(200)，所述接收端(200)包括：
接收端壳体(210)，具有一第二容置空间(211)；
第一保偏耦合器；
第二保偏耦合器(220)，所述第二保偏耦合器(220)与所述第一保偏耦合器通过端到端连接。
6.根据权利要求5所述的量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，所述接收端(200)包括：
第二粗波分复用器，设置在所述第二容置空间中
动态偏振控制器(230)，所述动态偏偏振控制器输出端与所述第一保偏耦合器输入端连接，输入端与所述粗波分复用器输出端连接，设置在所述第二容置空间中，第二保偏耦合器(220)输入端与所述第一保偏耦合器输出端端到端连接，设置在所述容置空间中；
光纤延迟线(240)，一端与所述第一保偏耦合器连接；
第二保偏合束器，一个输入端与所述第二保偏耦合器(220)一个输出端端到端连接；
第二信号强度调制器(250)，输入端与所述第二保偏合束器输出端连接；
第三保偏合束器(260)，一个输入端与所述光纤延迟线(240)连接，另一个输入端与所述第二信号强度调制器(250)输出端连接；
第二相位调制器(270)，输出端与所述第二保偏合束器输入端连接；
第二法拉第镜，输出端与所述第二相位调制器输入端连接。
7.根据权利要求5所述的量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，所述第二粗波分复用器、第二保偏合束器、法拉第镜集成在一起。
8.根据权利要求7所述的量子光器件空间混合集成组件，其特征在于，所述第二信号强度调制器(250)与第二相位调制器(270)安装在所述第二容置空间(211)同一侧，所述动态偏振控制器(230)与所述光纤延迟线(240)安装在同一侧，且位置与所述第二强度调制器(270)相对的一侧。
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