CN112567651B - 基于光纤的通信 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例性实施例，提供了一种装置(160)，包括：两个输入端，被配置为从两个光纤(155、157)接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；分光器，被配置为将光信号转换成双轨形式，该装置被配置为使得光信号相互干涉；多个单光子检测器，被配置为测量双轨形式光信号；以及至少一个处理核，被配置为获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息。

Description

基于光纤的通信

技术领域

本发明涉及基于光纤的通信的领域，诸如例如偏振分复用(polarization-division multiplexing)或量子密钥分发(quantum key distribution)。

背景技术

信息可以采用多种方式进行保护。性质机密的信息例如可以包括财务、医疗、企业、政治或个人信息。

机密信息可以被存储在安全场所中，通过将信息放置在上锁的地方(例如办公室中的保险箱中)来防止对信息的意外或恶意访问。企业场所还可以或可替代地配备有警报系统、警卫、围栏和/或其他访问控制功能。

机密信息可以被存储在未连接到任何不安全网络的计算机中，以防止未授权网络入侵以获取信息。这样的计算机可以被称为“空气墙”计算机，因为它们没有连接到任何不安全网络。

一种防止对机密信息的未授权访问的方式是加密，其中明文(例如采用诸如法语的自然语言的文本)使用加密算法和密钥被转换为密文。加密算法被设计成使得在没有密钥的情况下从密文中获得明文是非常困难的。通常，密文可以被称为加密信息。

在量子通信(QC)中，双方可以交换以量子态编码的信息。量子态或量子比特可以包括的专门定义的光子特性，诸如偏振状态对(诸如0°和90°)，或圆形基础状态(诸如左旋和右旋)。通过量子通信，双方可以产生只有他们知道的共享随机比特序列，该共享随机比特序列进而可以被用作在随后的消息加密和解密中的密钥。理论上，第三方可以窃听上述双方之间的QC。然而，这种窃听扰动了量子态，引入了两个目标方可以检测到的异常。这两方可以对QC的结果进行后处理，以移除被窃听者获取的任何部分信息，并根据从QC得到的其余信息形成共享密钥。

拦截和重新发送在量子通信中包括的光子的窃听者在对光子进行重新编码并朝向其原始目的地重新发送光子时，只能猜测原始发送基础。接收方可以检测到窃听，因为对于发送基础和测量基础被发现匹配的比特值的子集，奇偶校验值应当完全匹配，假定通信系统调整良好并且不受发送和接收中的缺陷影响。由窃听引入的比特值的差异使得发送方和接收方能够检测到窃听并校正秘密密钥。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种装置，包括：两个光发射器，每个光发射器包括双轨编码器和偏振旋转组合器，该双轨编码器被配置为获得来自光源的光并输出双轨编码光，该偏振旋转组合器被配置为将双轨编码光转换成偏振编码光；至少一个处理核，被配置为获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于该补偿调整信息来控制双轨编码器，其中，光发射器的光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得该激光源被注入锁定到该相同频率。

根据本发明的第二方面，提供了一种装置，包括：两个输入端，被配置为从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；分光器，被配置为将光信号转换成双轨形式，该装置被配置为使得光信号相互干涉；多个单光子检测器，被配置为测量双轨形式光信号；以及至少一个处理核，被配置为获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息。

根据本发明的第三方面，提供了一种方法，包括：在两个光发射器中的每一个光发射器中，获得来自光源的光，在双轨编码器中编码成双轨编码光，并将该双轨编码光转换成偏振编码光；获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于该补偿调整信息来控制双轨编码器，其中，光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得该激光源被注入锁定到该相同频率。

根据本发明的第四方面，提供了一种方法，包括：从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；将该光信号转换成双轨形式光信号，并使得该双轨形式光信号相互干涉；测量该双轨形式光信号；以及获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息。

根据本发明的第五方面，提供了一种装置，包括用于执行以下操作的部件：在两个光发射器中的每一个光发射器中，获得来自光源的光，在双轨编码器中编码成双轨编码光，并将该双轨编码光转换成偏振编码光；获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于该补偿调整信息来控制双轨编码器，其中，光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得该激光源被注入锁定到该相同频率。

根据本发明的第六方面，提供了一种装置，包括用于执行以下操作的部件：从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；将该光信号转换成双轨形式光信号，并使得该双轨形式光信号相互干涉；测量该双轨形式光信号；以及获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息。

根据本发明的第七方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，在其上存储有一组计算机可读指令，该组计算机可读指令在由至少一个处理器执行时使得装置至少：在两个光发射器中的每一个光发射器中，获得来自光源的光，在双轨编码器中编码成双轨编码光，并将该双轨编码光转换成偏振编码光；获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于该补偿调整信息来控制双轨编码器，其中，光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得该激光源被注入锁定到该相同频率。

根据本发明的第八方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，在其上存储有一组计算机可读指令，该组计算机可读指令在由至少一个处理器执行时使得装置至少：从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；将该光信号转换成双轨形式光信号，并使得该双轨形式光信号相互干涉；测量该双轨形式光信号；以及获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息。

根据本发明的第九方面，提供了一种计算机程序，被配置为当在至少一个处理核上运行时使得以下操作中的仅一个被执行：从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；将该光信号转换成双轨形式光信号，并使得该双轨形式光信号相互干涉；测量该双轨形式光信号；以及获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息；或者：从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；将该光信号转换成双轨形式光信号，并使得该双轨形式光信号相互干涉；测量该双轨形式光信号；以及获得有关两个光纤的补偿调整信息，并向光发射器通知该补偿调整信息。

工业适用性

本发明的至少一些实施例在改进基于光纤的通信和/或加密密钥分发方面发现工业适用性。

附图说明

图1示出能够支持本发明的至少一些实施例的示例性系统；

图2A示出偏振旋转组合器；

图2B示出偏振旋转组合器；

图3示出根据至少一些实施例的示例性发射器；

图4示出根据至少一些实施例的示例性接收器；

图5A示出根据至少一些实施例的示例性接收器；

图5B示出根据至少一些实施例的示例性接收器；

图6A示出根据至少一些实施例的示例性固定偏振接收器；

图6B示出可在图6A的架构中使用的干涉仪的示例；

图7A示出根据至少一些实施例的示例性接收器；

图7B示出可与图7A的实现一起使用的偏振分析器的示例；

图8示出根据至少一些实施例的设备；

图9是根据至少一些实施例的信令图；

图10是根据本发明的至少一些实施例的第二方法的第二流程图；

图11是根据本发明的至少一些实施例的第二方法的第二流程图。

具体实施方式

双场量子密钥分发(QKD)使得能够增加通信方之间的距离。本公开的实施例涉及对在双场通信中使用的光纤中的偏振旋转进行预先补偿，以使得两个光信号以相同的偏振状态到达接收器处。因此，可以对在被用于传送光信号的光纤中发生的偏振旋转进行校正。

双轨编码可以在两个波导上实现，这两个波导可以是平行的。信息可以被编码在这两个波导中的光的相对相位和幅度上。对相对相位和幅度的操作可以由至少一个移相器在这两个波导中的至少一个波导上执行和/或由光耦合器在这两个波导之间执行。光源、双轨编码器以及偏振旋转组合器例如可以整体被制造在同一芯片上，或者使用通过异质/混合集成的不同材料的基底来制造。偏振旋转组合器可以相对于来自另一波导的光的偏振来旋转来自一个波导的光的偏振，并且在单个空间光学模式下组合这两个波导的光。通常，双轨编码因此可以包括修改这两个波导中的至少一个波导中的光的幅度和相位中的至少一个。

图1示出了能够支持本发明的至少一些实施例的示例性系统。该附图示出了两个发射器以及接收器160，在它们之间设置有通信信道。发射器可以被容纳在同一设备中，或者它们可以在物理上彼此不同。第一发射器包括信号发生器120、相位预补偿器130、衰减器140以及偏振预补偿器150。光纤155将光信号从第一发射器传送到接收器160。第二发射器同样包括QKD信号发生器122、相位预补偿器132、衰减器142以及偏振预补偿器152。光纤157将光信号从第二发射器传送到接收器160。经典通信信道165被设置为将信息从接收器160分别传送到用于第一和第二发射器的QKD电子处理器170和172、以及同样用于第一和第二发射器的电子控制器180和182。经典信道例如可以包括有线类通信接口。控制器180、182例如可以包括现场可编程门阵列、FPGA、微控制器、微处理器、处理器或其他控制器。

信号发生器120、122可以被配置为将比特序列编码成例如双轨中的光信号。相位预补偿器130、132可以被配置为执行由两个发射器生成的光信号之间的相位差。相位补偿器130、132可以进一步被配置为补偿相应的光纤155、157的相位传播效应，以控制光信号从发射器到达接收器160处时相应的相位。

衰减器140，142可以被配置为将由发射器生成的光信号的幅度衰减到例如单光子范围。单光子范围例如是指每个脉冲包括单个光子或几个光子。最后，偏振预补偿器150、152可以被配置为分别对在光纤155和157中发生的偏振旋转进行补偿，以控制来自发射器的光信号到达接收器160处的相应的偏振。光纤155、157可以呈现双折射，其中光纤中的缺陷、光纤的应力和/或弯曲可以导致通过光纤的光子的偏振发生旋转。光纤155、157的双折射可随时间变化，因为光纤的各部分的温度可发生改变，光纤可被物理地重新布置以改变其被设置的弯曲，或者光纤中的物理缺陷的数量可随时间增加。光纤155、157的芯例如可以包括玻璃或透明塑料，被具有更低折射率的材料层(诸如不同的玻璃或塑料)包围。光纤155、157还可以至少部分地导致穿过它的光的衰减和/或穿过它的光的去偏振。光纤还可以具有不同的长度。光纤可以是单模光纤。

为了使双场通信成功，来自发射器的光信号应以相同的偏振到达接收器处。如上所述，光纤可以呈现双折射，从而导致在经由光纤的通行期间偏振发生改变。为了对此进行校正，接收器160可以被配置为经由经典路径165将补偿调整信息发送到发射器。经典路径165可以包括发射器和接收器可用于彼此传送信息的有线或至少部分无线的信道。在一些实施例中，经典路径165使用光纤155、157发送不在单光子体制下的光信号。

如图1中所示，基于补偿调整信息，电子控制器180、182可以调整在发射器中产生的光信号的相位和幅度。此外，电子QKD处理单元170和172可以分别调整在信号发生器120、122中生成的编码信号。在所示的双场QKD系统中，两个发射器都根据由接收器160提供的信息来预先补偿其偏振(并且可选地对相位)，以使得其相应的信号以相同偏振到达接收器160处，而实现双场概念。发射器中的这种偏振控制可以通过在双轨中执行变换来实现，即，调整这两个轨道的相位差和相对幅度，并偏振旋转组合器对这两个轨道进行组合，以获得所期望的光信号的偏振。在预期在光纤155、157中将发生旋转的情况下选择此偏振。在将双轨编码信号发射到光纤之前，该双轨编码信号用偏振旋转组合器被变换成偏振编码信号。在一些实施例中，仅其中一个发射器被配置为对偏振进行调整。只要接收器可以使用任何偏振来进行接收，这就可足以使得来自发射器的光信号以相同偏振到达接收器处。

出于以下若干目的，发射器和接收器通过经典信道165彼此通信：首先，QKD协议可包括使接收器公开其结果，发射器可以交换信息以筛选其密钥并计算纠错和隐私放大；其次，控制或监视由两个传输光纤引入的相位差；第三，监视在接收器处的偏振误差，以使得发射器可以应用正确的偏振预补偿。在此通信中交换的信息可以与随机选择的检测事件的子集相关。发射器和接收器例如可以商定随机时隙列表，根据该随机时隙列表它们使用经典信道165来公开交换有关编码和所得到的检测事件的信息。这例如允许它们对偏振对齐、相位漂移、错误率以及所需纠错和隐私放大进行评估。可替代地，可以从发射器发射测试图案以进行测量，即，在接收器处进行检测，以生成补偿调整信息。

在接收器端，从使光信号以相同偏振到达接收器获得如下两个益处：首先，两个光信号只有在它们具有相同偏振时才可发生干涉；其次，接收器本身可以是偏振相关的，从而使其更易于制造。

因此，两个发射器中的每一个可以执行以下步骤：生成QKD信号，将QKD信号分成两个轨道，应用对这两个轨道的相位差和相对幅度的调整，可选地对参考信号进行偏振复用，用偏振旋转组合器PRC将光的双轨状态转换成偏振状态，以及通过光纤向接收器发送光信号。

本文公开的实施例的益处包括：系统可以在光子芯片上实现，并且可以使接收器完全无源，而无需偏振控制、移相器、激光器，仅具有波导和检测器。在发射器中而不是在接收器中的偏振预补偿允许将QKD发射器完全集成在光子芯片上，并且在发射器和接收器中都不需要又慢又笨重庞大的偏振旋转器。接收器是无源的且没有偏振控制的事实为制造平台的选择提供了更多的可能性，并且使复用更加容易。发射器的一个可能的实现是基于集成的光学平台，诸如磷化铟(InP)或绝缘体上硅(SoI)。接收器例如可以制造在硅芯片或自由空间光学器件上。

图2A示出了基于InP的偏振旋转组合器(PRC)。PRC包括偏振旋转器210、双折射波导220、以及耦合器230。两个轨道/波导中的一个中的光的偏振被旋转，并且这两个信号用Mach Zehnder干涉仪(MZI)进行组合。

图2B示出了基于SoI的另一PRC。在硅平台上，输出/输入耦合器通常是使光垂直于芯片偏转的光栅。在这种情况下，偏振旋转组合是利用二维光栅完成的。通常，接收器端的构建模块是偏振分离旋转器(PSR)。后者在物理上是与PRC相同的组件，但以相反的方式被使用。

图3示出了根据至少一些实施例的示例性发射器。光源310例如可以包括激光光源。为了执行由发射器使用的光源之间的相同频率，发射器的光源可以是同一激光器的从激光器，或者可替代地，光源中的一个光源可以是另一光源的主激光器。无论哪种方式，光源都可以在这个意义上被注入锁定到相同的频率。

幅度和相位调制在调制器320中进行，并且衰减器330将光信号的幅度减小到例如单光子范围或稍微高于单光子范围的范围。双轨预补偿340包括1x2耦合器、第一移相器341、2x2耦合器以及第二移相器342，其中1x2耦合器将光信号从衰减器330引导到两个轨道或波导。移相器被用于调整这两个轨道之间的相位差。移相器可以由电子控制器180控制，电子控制器180通过经典信道165接收信息，如本文在上面结合图1所述。因此，由双轨编码器执行的编码可以是将要被传送的信息与补偿调整的组合。PRC 350将双轨形式光信号转换成具有期望偏振的单轨光信号。

图4示出了根据至少一些实施例的示例性接收器。接收器例如可以对应于图1的接收器160。光纤401传送来自第一发射器的光信号，而光纤402传送来自第二发射器的光信号。PSR 420和422将所接收的光信号转换成双轨格式，在双场接收器级450处接收到所传送的信息之前，允许光信号之间发生干涉。检测器436可以包括单光子检测器(SPD)。

接收器还可以用检测器435来执行偏振监视440，检测器435例如可以包括SPD或光子检测器(PD)。如果发射器侧不执行相位校正，则可以提供相位调制器430以校正信号之间的相位差。

图5A示出了根据至少一些实施例的示例性接收器。光纤501和502传送来自第一和第二发射器的光信号。如图4中一样，在此PSR 520、522也将入射的信号转换成双轨格式。相位调制器530、532被提供用于这两个入射光信号。只要这两个信道具有相同的偏振，此时就可以在任何偏振下进行测量。为此，每个PSR 520、522的一个输出被引导到干涉仪，而另两个输出被引导到用于双场QKD的另一干涉仪。通过最大化两个干涉仪中的干涉可见度，偏振优化可以基于事件子集的公共反馈来执行。

图5B示出了根据至少一些实施例的示例性接收器。图5B的实现与图5A的实现相似，不同之处在于它不需要如图5A的实例那样的波导交叉。4x4多模干涉仪(MMI)的长度是90度混合4x4 MMI的两倍。在此附图中，优选实现是硅光子，利用被沉积在硅波导上的垂直光纤耦合器和超导纳米线检测器(SNSPD)以用于读出。

图6A示出了根据至少一些实施例的示例性固定偏振接收器。在此实现中，偏振监视干涉仪使得能够对输入偏振进行全面表征。此信息可以被提供给发射器，以允许它们一步到位地校正其偏振，而不是使用试错优化。干涉仪可以是如先前附图中那样的简单的分光器，但是它也可以是允许相位差的明确测量的更复杂的干涉仪。光纤601和602传送来自第一和第二发射器的光信号。如图4和5中一样，在此PSR 620、622也将输入信号转换成双轨格式。通过测量PSR的两个输出之间的相位，可以实现偏振的更精确测量，并因此实现偏振的更快速且更精确的调整。如上述实现中那样，执行偏振监视640和双场QKD 650。这可以通过将光的一部分光重新引导到干涉仪I/F(例如，90度混合，随后是单光子检测器或光电二极管)来实现，以防发射器偶尔发射强脉冲。图6B示出了可在图6A的架构中使用的干涉仪I/F的三个示例。

图7A示出了根据至少一些实施例的示例性固定偏振接收器。如前所述，经由光纤701和702从两个发射器接收光信号。在图7的实现中，使用偏振无关的抽头703而不是使用偏振分光器来分离入射的光信号。光的一部分被引导到QKD干涉仪，其余部分被引导到偏振分析器720、722。在偏振分析器720、722中执行偏振分析以完成偏振监视740。如果在发射器侧没有调整相位，则可以提供相位调制器730，并且SPD 736被用于执行双场QKD。

图7B示出了可与图7A的实现一起使用的偏振分析器的示例。在此，PSR 750被用于分离光，并且90度混合被放置在检测器之前，检测器例如可以包括SPD或光电二极管。

图8示出了根据至少一些实施例的设备。所图示的是设备800，其例如可以包括发射器设备，诸如图1A或图2A中的发射器。在设备800中包括处理器810，其例如可以包括单核或多核处理器，其中，单核处理器包括一个处理核，而多核处理器包括一个以上的处理核。处理器810例如可以包括高通Snapdragon 800处理器。处理器810可以包括一个以上的处理器。处理核例如可以包括由英特尔公司制造的Cortex-A8处理核或由高级微设备公司制造的Brisbane处理核。处理器810可以包括至少一个专用集成电路(ASIC)。处理器810可以包括至少一个现场可编程门阵列(FPGA)。处理器810可以是用于在设备800中执行方法步骤的部件。处理器810可以是用于在设备800中执行方法步骤的部件。处理器810可以至少部分地由计算机指令配置为执行动作。

设备800可以包括存储器820。存储器820可以包括随机存取存储器和/或永久存储器。存储器820可以包括至少一个RAM芯片。存储器820例如可以包括磁、光和/或全息存储器。存储器820可以是处理器810至少部分可访问的。存储器820可以是用于存储信息的部件。存储器820可以包括处理器810被配置以执行的计算机指令。当被配置为使得处理器810执行某些动作的计算机指令被存储在存储器820中，并且设备800整体被配置为使用来自存储器820的计算机指令在处理器810的指导下运行时，处理器810和/或其至少一个处理核可以被认为是被配置为执行所述的某些动作。

设备800可以包括发射机830。设备800可以包括接收机840。发射机830和接收机840可以被配置为分别根据至少一个蜂窝或非蜂窝标准来发送和接收信息。发射机830可以包括一个以上的发射机。接收机840可以包括一个以上的接收机。发射机830和/或接收机840可以被配置为与光纤一起工作。

设备800可以包括近场通信(NFC)收发机850。NFC收发机850可以支持至少一个NFC技术，诸如NFC、蓝牙、Wibree或类似技术。

设备800可以包括用户接口(UI)860。UI 860可以包括显示器、键盘或触摸屏中的至少一个。

处理器810可以配备有发射机，该发射机被设置为经由设备800内部的电引线从处理器810向设备800中包括的其他设备输出信息。这种发射机例如可以包括串行总线发射机，该串行总线发射机被设置为经由至少一个电引线将信息输出到存储器820以存储在其中。作为串行总线的替代，该发射机可以包括并行总线发射机。同样地，处理器810可以包括接收机，该接收机被设置为经由设备800内部的电引线在处理器810中从设备800中包括的其他设备接收信息。这种接收机例如可以包括串行总线接收机，该串行总线接收机被设置为经由至少一个电引线从接收机340接收信息以用于在处理器810中进行处理。作为串行总线的替代，该接收机可以包括并行总线接收机。

处理器810、存储器820、发射机830、接收机840和/或UI 860可以通过设备800内部的电引线以多种不同的方式互连。例如，每个前述设备可以分别被连接到设备800内部的主总线，以允许这些设备交换信息。然而，如本领域技术人员将理解的，这仅仅是一个示例，并且根据实施例，在不背离本发明的范围的情况下，可以选择互连至少两个前述设备的各种方式。

图9是根据至少一些实施例的信令图。在垂直轴上，从左边起是第一发射器E1、第二发射器E2，而右边是接收器160。在阶段410和阶段420中，第一和第二发射器分别通过它们的光纤将信息发送到接收器160。如上文在上面所描述的，此信息不需要在单光子范围内。在阶段430中，接收器160测量它接收的信息，并经由经典信道将补偿调整信息提供给第一和第二发射器E1和E2。

在阶段440和450中，发射器E1和E2以双场模式向接收器160进行发送，以使得发射器经由其相应的光纤而提供的光信号被进行预校正，以解决光纤对偏振(以及可选地，相位)的影响。因此，接收器160可以经由光纤接收具有相同偏振的光信号，从而使得能够在光信号之间成功地进行干涉。

图10是根据本发明的至少一些实施例的第一方法的第一流程图。所图示的第一方法的各阶段例如可以在发射器中执行。阶段1010包括：在两个光发射器中的每一个光发射器中，获得来自光源的光，在双轨编码器中编码成双轨编码光，并将该双轨编码光转换成偏振编码光。阶段1020包括：获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于该补偿调整信息来控制双轨编码器，其中，光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得该激光源被注入锁定到该相同频率，阶段1030。

图11是根据本发明的至少一些实施例的第二方法的第二流程图。所图示的第二方法的阶段例如可以在接收器中执行。可选阶段1110包括将入射的偏振编码光转换成双轨编码光。阶段1120包括在至少两个不同的基底中测量编码光。在包括可选阶段1110的实施例中，所测量的编码光是双轨编码光。阶段1130包括获得有关光纤的补偿调整信息。最后，阶段1140包括至少部分地基于补偿调整信息来调整编码光和至少一个检测器的输出中的至少一个。获得有关光纤的补偿调整信息可以包括导出有关光纤的补偿调整信息。在双轨编码阶段而不是偏振编码阶段中对光纤中发生的旋转进行预先补偿的优势在于：对于发射器和接收器中的至少一个可以实现芯片上的紧凑且集成的实现。偏振编码阶段中的真正有效的补偿通常需要使用笨重庞大的光纤应变或自由空间来控制接收器中的光偏振。

应当理解，所公开的本发明的实施例不限于在本文中公开的特定结构、处理步骤或材料，而是如相关领域的普通技术人员认识到的包括其等同物。还应当理解，在本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而非旨在限制。

在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并非是指相同的实施例。

为了方便起见，如在本文中所使用的，多个项、结构元素、组成元素和/或材料可以展示在公共列表中。然而，这些列表应当被解释为列表中的每个成员都分别被标识为单独且唯一的成员。因此，在没有相反的指示的情况下，这样的列表中的各个成员都不应当仅根据它们在公共群组中的出现而被解释为相同列表中的任何其他成员的事实等同物。此外，本发明的各种实施例和示例可以在本文中与其各种组件的替代物一起被提及。可以理解，这样的实施例、示例和替代物不应被解释为彼此的事实等同物，而是应被认为是本发明的单独和自主表示。

此外，所描述的特征、结构或特性可以采用任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。在以下说明中，提供了诸如长度、宽度、形状的示例等的多个具体细节，以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本发明可以无需一个或多个具体细节或者采用其他方法、组件、材料等来实施。在其他情况下，公知的结构、材料或操作没有被详细示出或描述以避免混淆本发明的各个方面。

虽然前述示例在一个或多个特定应用中描述了本发明的原理，但是对于本领域的普通技术人员显而易见地，可以无需运用创造性能力以及不背离本发明的原理和概念，而在实现的形式、使用和细节方面进行多个修改。因此，除了由所附权利要求阐述的之外，其他描述并不旨在限制本发明。

Claims (24)

1.一种用于基于光纤的通信的装置，包括：

两个光发射器，每个光发射器包括双轨编码器和偏振旋转组合器，所述双轨编码器被配置为获得来自光源的光并输出双轨编码光，所述偏振旋转组合器被配置为将所述双轨编码光转换成偏振编码光；

至少一个处理核，被配置为获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于所述补偿调整信息来控制所述双轨编码器，以使得在被连接到所述两个光纤的接收器处，来自所述两个光发射器的光信号以相同偏振到达，其中，

所述光发射器的所述光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得所述激光源被注入锁定到所述相同频率。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个处理核被配置为基于所述补偿调整信息来控制所述双轨编码器，以使得所述相同偏振对于所述接收器是最优偏振。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置被配置为经由与所述接收器的通信信道而获得所述补偿调整信息，所述通信信道不穿过所述两个光纤中的任一个。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，仅以下中的一个：

所述光源是单个主激光器的从激光器，或者

所述光源中的一个光源是另一个光源的从激光器。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述至少一个处理核被配置为控制所述双轨编码器，以预先补偿所述两个光纤中的相位旋转。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述至少一个处理核被配置为通过在每个双轨编码器中调整两个轨道的相位差和相对幅度来控制所述双轨编码器。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置被包括在单光子芯片上。

8.一种用于基于光纤的通信的装置，包括：

两个输入端，被配置为从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；

分光器，被配置为将所述光信号转换成双轨形式，所述装置被配置为使得所述光信号相互干涉；

多个单光子检测器，被配置为测量双轨形式光信号；以及

至少一个处理核，被配置为获得有关所述两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于所述补偿调整信息来控制所述光发射器，以使得在被连接到所述两个光纤的接收器处，来自所述光发射器的光信号以相同偏振到达。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述分光器包括偏振分离旋转器，并且所述装置还包括第二偏振分离旋转器，每个偏振分离旋转器被配置为处理所述两个光信号输入中的一个。

10.根据权利要求8或9所述的装置，还包括：

相位调制器，被配置为调整所述双轨形式光信号中的一个双轨形式光信号的轨道之一的相位。

11.根据权利要求8或9所述的装置，还包括：

两个干涉仪，每个干涉仪被耦合到所述双轨形式光信号中的每一个双轨形式光信号的仅一个轨道。

12.根据权利要求8或9所述的装置，还包括至少一个偏振分析器。

13.一种用于基于光纤的通信的方法，包括：

在两个光发射器中的每一个光发射器中，获得来自光源的光，在双轨编码器中编码成双轨编码光，并将所述双轨编码光转换成偏振编码光；

获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于所述补偿调整信息来控制所述双轨编码器，以使得在被连接到所述两个光纤的接收器处，来自所述两个光发射器的光信号以相同偏振到达，其中，

所述光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得所述激光源被注入锁定到所述相同频率。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

基于所述补偿调整信息来控制所述双轨编码器，以使得所述相同偏振对于所述接收器是最优偏振。

15.根据权利要求13或14所述的方法，包括：

经由与所述接收器的通信信道而获得所述补偿调整信息，所述通信信道不穿过所述两个光纤中的任一个。

16.根据权利要求13或14所述的方法，其中，仅以下中的一个：

所述光源是单个主激光器的从激光器，或者

所述光源中的一个光源是另一个光源的从激光器。

17.根据权利要求13或14所述的方法，还包括：

控制所述双轨编码器以预先补偿所述两个光纤中的相位旋转。

18.根据权利要求13或14所述的方法，包括：

通过在每个双轨编码器中调整两个轨道的相位差和相对幅度来控制所述双轨编码器。

19.根据权利要求13或14所述的方法，包括：

在单光子芯片上执行所述方法。

20.一种用于基于光纤的通信的方法，包括：

从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；

将所述光信号转换成双轨形式光信号，并使得所述双轨形式光信号相互干涉；

测量所述双轨形式光信号；以及

获得有关所述两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于所述补偿调整信息来控制所述光发射器，以使得在被连接到所述两个光纤的接收器处，来自所述光发射器的光信号以相同偏振到达。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述光信号在两个偏振分离旋转器中被转换成双轨形式，每个偏振分离旋转器被配置为处理所述两个光信号中的一个。

22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括：

调整所述双轨形式光信号中的一个双轨形式光信号的轨道之一的相位。

23.一种非暂时性计算机可读介质，在其上存储有一组计算机可读指令，所述一组计算机可读指令在由至少一个处理器执行时使得装置至少：

在两个光发射器中的每一个光发射器中，获得来自光源的光，在双轨编码器中编码成双轨编码光，并将所述双轨编码光转换成偏振编码光；

获得有关两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于所述补偿调整信息来控制所述双轨编码器，以使得在被连接到所述两个光纤的接收器处，来自所述两个光发射器的光信号以相同偏振到达，其中，

所述光源包括在相同频率下工作的激光源，以使得所述激光源被注入锁定到所述相同频率。

24.一种非暂时性计算机可读介质，在其上存储有一组计算机可读指令，所述一组计算机可读指令在由至少一个处理器执行时使得装置至少：

从两个光纤接收来自两个相应的光发射器的两个光信号；

将所述光信号转换成双轨形式光信号，并使得所述双轨形式光信号相互干涉；

测量所述双轨形式光信号；以及

获得有关所述两个光纤的补偿调整信息，并至少部分地基于所述补偿调整信息来控制所述光发射器，以使得在被连接到所述两个光纤的接收器处，来自所述光发射器的光信号以相同偏振到达。