CN114460692A - 一种偏振无关光路径调节装置 - Google Patents

一种偏振无关光路径调节装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114460692A
CN114460692A CN202210376428.0A CN202210376428A CN114460692A CN 114460692 A CN114460692 A CN 114460692A CN 202210376428 A CN202210376428 A CN 202210376428A CN 114460692 A CN114460692 A CN 114460692A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization
port
beam splitter
independent
faraday rotator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210376428.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114460692B (zh
Inventor
蒋荻
齐若琳
黄大骏
郑韶辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Quantum Technologies Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Quantum Technologies Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Quantum Technologies Co ltd filed Critical Zhejiang Quantum Technologies Co ltd
Priority to CN202210376428.0A priority Critical patent/CN114460692B/zh
Publication of CN114460692A publication Critical patent/CN114460692A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114460692B publication Critical patent/CN114460692B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2773—Polarisation splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2746—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means comprising non-reciprocal devices, e.g. isolators, FRM, circulators, quasi-isolators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
    • G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
    • G02B6/2793—Controlling polarisation dependent loss, e.g. polarisation insensitivity, reducing the change in polarisation degree of the output light even if the input polarisation state fluctuates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

一种偏振无关光路径调节装置，包括第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2、分束器BS、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以及90°偏振旋转结构；所述第一偏振分束器PBS1与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2以及第二偏振分束器PBS2构成等臂马赫曾德尔干涉仪；所述分束器BS与偏振无关双向相位调制模块PIBPM构成第一萨格纳克环。与现有技术相比，本发明通过采用偏振无关的相位调制模块和环路结构，具有偏振无关特性；采用萨格纳克效应，进行干涉的两路光脉冲经历了完全相同的光路，相位差仅由偏振无关的相位调制模块来调制，因此稳定性极高，无需进行偏振和相位的主动补偿，可高速地、任意调节两个出口的分量大小。

Description

一种偏振无关光路径调节装置
技术领域
本发明涉及量子相位编码技术领域，特别涉及一种偏振无关光路径调节装置。
背景技术
光路径调节装置是量子通信网络不可或缺的组成部分，如光路由器可应用于大规模量子通信网络，通过光路径调节可以将光信号路由到所需的网络节点。同样，具有光路径调节功能的光开关也可应用于量子通信网络中，进行各网络节点之间链路的建立于切换。光开关在一些量子密钥分发系统中也有重要作用，如不同量子态的产生需要切换光开关来实现。另外，量子密钥分发系统在测量量子态时的选基概率一般根据参数条件需要进行优化，被动选基采用的固定分束比分束器无法实现这一点，因此需要可变分束比分束器，也可通过光路径调节装置来实现。由于光纤信道具有双折射效应，光信号在光纤中传输时偏振态会受环境影响发生随机变化，因此光路由器、光开关或选基所用的可变分束比分束器需要对任意偏振态均能够正常工作，即实现功能偏振无关。
常规的光路由器或光开关采用机械式，调节速率较低。而高速光路由器或光开关采用基于马赫曾德尔干涉仪的方案，通过控制干涉仪两臂的相位差来实现路径调节，该方案一般对温度和偏振敏感，并且由于两臂相位差不稳定，需要进行偏振补偿和相位补偿电路，稳定性较差，增加复杂度和成本。另外，目前量子通信网络中所采用的光开关、光路由器等器件均为专用器件，采用不同的原理和制作方式，在大规模组网应用时会增加成本和复杂度。因此需要一种通用多功能的光路径调节装置，可在不同的应用场景实现所需的功能。
发明内容
针对现有技术存在以上缺陷，本发明提出一种偏振无关光路径调节装置，用以解决现有技术中偏振敏感、需要相位补偿、稳定性差、调制速率受限等技术缺陷，以及不同场景需要多种专用器件的问题。
本发明提供一种偏振无关光路径调节装置如下：
本发明的技术方案是这样实现的：
一种偏振无关光路径调节装置，包括第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2、分束器BS、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以及90°偏振旋转结构，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM用于调节从两个方向入射光脉冲之间的相位差，并且将二者偏振旋转90°；所述第一偏振分束器PBS1的第三端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的一个端口相连，所述第二偏振分束器PBS2的第一端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的另一个端口相连，构成等臂马赫曾德尔干涉仪；所述第二偏振分束器PBS2的第三端口与分束器BS的第一端口相连；所述分束器BS的第二端口、第三端口分别通过光纤A1、A2与偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口、第二端口相连，构成第一萨格纳克环；所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第二端口与光纤A2之间连有90°偏振旋转结构；所述第一偏振分束器PBS1的第一端口和第四端口分别作为偏振无关路径调节装置的输入端口In和第一输出端口Out1，所述分束器BS的第四端口作为偏振无关路径调节装置的第二输出端口Out2。
优选地，所述等臂马赫曾德尔干涉仪的两臂均为保偏光纤；所述第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的偏振旋转角度为45°，且两个端口的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
优选地，所述光纤A1和A2为保偏光纤，且长度不相等；所述90°偏振旋转结构为保偏光纤90°熔接。
优选地，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括环形器CIR、第一相位调制器PM1、第一法拉第反射镜FM1以及第二法拉第反射镜FM2，所述环形器CIR的第一端口和第三端口分别作为偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口和第二端口；所述环形器CIR的第二端口依次连接第一相位调制器PM1和第一法拉第反射镜FM1，第四端口连接第二法拉第反射镜FM2。
优选地，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第三偏振分束器PBS3、第二相位调制器PM2以及第三法拉第旋转器FR3，所述第三偏振分束器PBS3的第一端口和第四端口分别作为偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口和第二端口；所述第三偏振分束器PBS3的第二端口依次连接第二相位调制器PM2、第三法拉第旋转器FR3的一个端口以及第三偏振分束器PBS3的第三端口，构成第二萨格纳克环；所述第二萨格纳克环内部的光纤为保偏光纤，所述第三法拉第旋转器FR3的偏振旋转角度为90°，两端分别与保偏光纤的慢轴和快轴对准。
优选地，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4，所述第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4之间通过保偏光纤进行90°熔接后相连。
优选地，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第五相位调制器PM5，所述第五相位调制器PM5由两块长度相同、TE模式相互垂直放置的铌酸锂波导M1和M2构成，加载到所述铌酸锂波导M1和M2上的电压相同。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明提出一种偏振无关光路径调节装置，通过采用偏振无关的相位调制模块和环路结构，具有偏振无关特性，即对任意偏振态均能够正常工作。并且由于采用萨格纳克效应，进行干涉的两路光脉冲经历了完全相同的光路，相位差仅由偏振无关的相位调制模块来调制，因此稳定性极高，无需进行偏振和相位的主动补偿，可高速地、任意调节两个出口的分量大小。本发明可用于光开关、光路由器、QKD接收端自适应基矢选择，以及强度调制等多种应用场景，可成为量子通信网络中的一种通用器件。
附图说明
图1为本发明一种偏振无关光路径调节装置的原理框图；
图2为第一实施例原理框图；
图3为第二实施例原理框图；
图4为第三实施例原理框图；
图5为第四实施例原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种偏振无关光路径调节装置，包括第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2、分束器BS、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以及90°偏振旋转结构，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM用于调节从两个方向入射光脉冲之间的相位差，并且将二者偏振旋转90°；所述第一偏振分束器PBS1的第三端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的一个端口相连，所述第二偏振分束器PBS2的第一端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的另一个端口相连，构成等臂马赫曾德尔干涉仪；所述第二偏振分束器PBS2的第三端口与分束器BS的第一端口相连；所述分束器BS的第二端口、第三端口分别通过光纤A1、A2与偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口、第二端口相连，构成第一萨格纳克环；所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第二端口与光纤A2之间连有90°偏振旋转结构；所述第一偏振分束器PBS1的第一端口和第四端口分别作为偏振无关路径调节装置的输入端口In和第一输出端口Out1，所述分束器BS的第四端口作为偏振无关路径调节装置的第二输出端口Out2。所述等臂马赫曾德尔干涉仪的两臂均为保偏光纤；所述第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的偏振旋转角度为45°，且两个端口的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。所述光纤A1和A2为保偏光纤，且长度不相等；所述90°偏振旋转结构为保偏光纤90°熔接。
具体光路径调节过程如下：
任意偏振的待调节光信号P1从所述偏振无关光路径调节装置的输入端口In进入， 偏振态可写为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。P1首先进入第一偏振分束器PBS1的第一端口，被分成水 平偏振分量P11和竖直偏振分量P12，二者的强度分别为
Figure 174036DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 843046DEST_PATH_IMAGE004
。其中水平偏振分量P11被第一偏振分束器PBS1透射，从其第三端口出 射，沿保偏光纤慢轴传播，经过第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传 播，进入第二偏振分束器PBS2的第一端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤慢轴传播。竖直 偏振分量P12被第一偏振分束器PBS1反射，从其第二端口出射，沿保偏光纤慢轴传播，经过 第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传播，进入第二偏振分束器PBS2的 第二端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤快轴传播。P11和P12同时从PBS2出射，合成一个 脉冲P2，偏振态变为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，其中H和V分别对应沿保偏光纤慢轴和快轴传播的 分量，
Figure 744006DEST_PATH_IMAGE006
包含了等臂马赫曾德尔干涉仪两臂的相位差。
光脉冲P2随后进入分束器BS的第一端口，被分成偏振和强度相同的两个分量P21 和P22。其中，P21从分束器BS的第二端口出射，沿顺时针方向在第一萨格纳克环内传播，依 次经过保偏光纤A1、偏振无关双向相位调制模块PIBPM、90°偏振旋转结构以及保偏光纤A2 后到达分束器BS的第三端口；P22从分束器BS的第三端口出射，沿逆时针方向在第一萨格纳 克环内传播，依次经过保偏光纤A2、90°偏振旋转结构、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以 及保偏光纤A1后到达分束器BS的第三端口。P21和、P22经过偏振无关双向相位调制模块 PIBPM的时间不同，二者之间的整体相位差被调制为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，并且偏振态旋转了90°，通过90°偏振 旋转结构将二者偏振态恢复，可以忽略偏振无关双向相位调制模块PIBPM对二者偏振态的 影响。因此，P21和P22在第一萨格纳克环内均经过光纤A1和A2，二者再次回到分束器BS时的 偏振态仍然相同，均为
Figure 900181DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
包含了保偏光纤快慢轴所引起的相位 差。所以二者可以稳定地干涉，从分束器BS的第一端口和第四端口输出的光强由相位差
Figure 775864DEST_PATH_IMAGE010
所确定。其中，从分束器BS的第一端口和第四端口出射的干涉脉冲分量分别为P3和P4，强度 分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 650279DEST_PATH_IMAGE012
。P4直接从偏振无关光路径调节装置的第二输出端 口Out2出射，P3则先经过PBS2被分为水平偏振分量P31和竖直偏振分量P32。P31从第二偏振 分束器PBS2的第一端口透射，沿保偏光纤慢轴传播，经第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45° 后，沿保偏光纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1反射到第四端口出射；P32从第二偏振分 束器PBS2的第二端口反射，沿保偏光纤慢轴传播，经第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后， 沿保偏光纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1透射到第四端口出射。P31和P32同时从第一 偏振分束器PBS1的第四端口出射，合成一个光脉冲P5，从偏振无关光路径调节装置的第一 输出端口Out1出射。
因此，强度为1、任意偏振的光脉冲进入偏振无关光路径调节装置的输入端口In， 通过调节相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE013
即可调节第一输出端口Out1和第二输出端口Out2的输出光强。
将偏振无关光路径调节装置用作光开关时，调节相位差
Figure 354930DEST_PATH_IMAGE014
时，光信号仅从第 一输出端口Out1出射；调节相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE015
时，光信号仅从第二输出端口Out2出射。
将偏振无关光路径调节装置用作单光子路由器或分束比可调分束器时，相位差
Figure 896770DEST_PATH_IMAGE007
连续可调，入射为单个光子时，从两个输出端口的输出概率分别为
Figure 412196DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。
将偏振无关光路径调节装置用作强度调制器时，相位差
Figure 39486DEST_PATH_IMAGE018
连续可调，对于光强为
Figure DEST_PATH_IMAGE019
的入射光脉冲，两个输出端口的光强分别为
Figure 282249DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure DEST_PATH_IMAGE021
。
如图2所示，本发明偏振无关光路径调节装置实施例一：
所述偏振无关光路径调节装置的结构为：所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括环形器CIR、第一相位调制器PM1、第一法拉第反射镜FM1以及第二法拉第反射镜FM2，所述环形器CIR的第一端口和第三端口分别作为偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口和第二端口；所述环形器CIR的第二端口依次连接第一相位调制器PM1和第一法拉第反射镜FM1，第四端口连接第二法拉第反射镜FM2。
实施例一光路径调节过程为：
任意偏振的待调节光信号P1从所述偏振无关光路径调节装置的输入端口In进入， 偏振态可写为
Figure 678595DEST_PATH_IMAGE022
。P1首先进入第一偏振分束器PBS1的第一端口，被分成水 平偏振分量P11和竖直偏振分量P12，二者的强度分别为
Figure 551873DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 691560DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 675697DEST_PATH_IMAGE004
。其中水平偏振分量P11被第一偏振分束器PBS1透射，从其第三端口出 射，沿保偏光纤慢轴传播，经过第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传 播，进入第二偏振分束器PBS2的第一端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤慢轴传播。竖直 偏振分量P12被第一偏振分束器PBS1反射，从其第二端口出射，沿保偏光纤慢轴传播，经过 第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传播，进入第二偏振分束器PBS2的 第二端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤快轴传播。P11和P12同时从PBS2出射，合成一个 脉冲P2，偏振态变为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，其中H和V分别对应沿保偏光纤慢轴和快轴传播的 分量，
Figure 192129DEST_PATH_IMAGE024
包含了等臂马赫曾德尔干涉仪两臂的相位差。
光脉冲P2随后进入分束器BS的第一端口，被分成偏振和强度相同的两个分量P21 和P22。其中，P21从分束器BS的第二端口出射，沿顺时针方向在第一萨格纳克环内传播，经 过保偏光纤A1后到达环形器CIR的第一端口，从第二端口出射后经过第一相位调制器PM1， 并被第一法拉第反射镜FM1反射再次经过第一相位调制器PM1后回到环形器CIR的第二端 口，此时偏振态旋转了90°，然后P21从环形器CIR的第三端口出射，经过90°偏振旋转结构后 偏振态与进入环形器CIR的第一端口时相同，相位由于经过PM1增加了
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，最后经过保偏光 纤A2到达分束器BS的第三端口。P22从分束器BS的第三端口出射，沿逆时针方向在第一萨格 纳克环内传播，经过保偏光纤A2后被90°偏振旋转结构偏振态旋转90°，然后从环形器CIR的 第三端口进入，从第四端口出射后被第二法拉第反射镜FM2反射回到环形器CIR的第四端 口，此时偏振态旋转了90°，然后P21从环形器CIR的第一端口出射，此时偏振态与进入90°偏 振旋转结构之前相同，最后经过保偏光纤A1到达分束器BS的第二端口。
可以利用琼斯矩阵来计算P21和P22分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时的 偏振态。P21、P22分别从分束器BS的第二端口、第三端口出射时的偏振态为
Figure 33046DEST_PATH_IMAGE026
，保偏光纤A1、A2、法拉第反射镜FM、90°偏振旋转结构，第 一相位调制器PM1正反向的琼斯矩阵分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE027
Figure 182399DEST_PATH_IMAGE028
Figure DEST_PATH_IMAGE029
其中，
Figure 766964DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure DEST_PATH_IMAGE031
分别为保偏光纤A1、A2快慢轴引起的相位差；
Figure 137902DEST_PATH_IMAGE032
分别表示相位 调制器对TE模和TM模调制的相位。P21、P22分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时的偏 振态
Figure DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 149721DEST_PATH_IMAGE034
可写为
Figure DEST_PATH_IMAGE035
Figure 458473DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
为第一相位调制器PM1对脉冲所调制的整体相位，
Figure 846729DEST_PATH_IMAGE038
为保偏光纤引入的相位。
可以看出
Figure 337753DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 723735DEST_PATH_IMAGE034
的偏振态相同，二者之间只相差相位
Figure DEST_PATH_IMAGE039
。因此，二者可以 稳定地干涉，从分束器BS的第一端口和第四端口输出的光强由相位差
Figure 847680DEST_PATH_IMAGE040
所确定。其中，从分 束器BS的第一端口和第四端口出射的干涉脉冲分量分别为P3和P4，强度分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 774048DEST_PATH_IMAGE042
。P4直接从偏振无关光路径调节装置的第二输出端口Out2 出射，P3则先经过PBS2被分为水平偏振分量P31和竖直偏振分量P32。P31从第二偏振分束器 PBS2的第一端口透射，沿保偏光纤慢轴传播，经第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后，沿保 偏光纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1反射到第四端口出射；P32从第二偏振分束器PBS2 的第二端口反射，沿保偏光纤慢轴传播，经第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后，沿保偏光 纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1透射到第四端口出射。P31和P32同时从第一偏振分束 器PBS1的第四端口出射，合成一个光脉冲P5，从偏振无关光路径调节装置的第一输出端口 Out1出射。
将偏振无关光路径调节装置用作光开关时，调节相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE043
时，光信号仅从第 一输出端口Out1出射；调节相位差
Figure 588420DEST_PATH_IMAGE044
时，光信号仅从第二输出端口Out2出射。
将偏振无关光路径调节装置用作单光子路由器或分束比可调分束器时，相位差
Figure 473200DEST_PATH_IMAGE040
连续可调，入射为单个光子时，从两个输出端口的输出概率分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 19194DEST_PATH_IMAGE046
。
将偏振无关光路径调节装置用作强度调制器时，相位差
Figure 749253DEST_PATH_IMAGE040
连续可调，对于光强为
Figure DEST_PATH_IMAGE047
的入射光脉冲，两个输出端口的光强分别为
Figure 683711DEST_PATH_IMAGE048
和
Figure DEST_PATH_IMAGE049
。
如图3所示，本发明偏振无关光路径调节装置实施例二：
所述偏振无关光路径调节装置的结构为：所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第三偏振分束器PBS3、第二相位调制器PM2以及第三法拉第旋转器FR3，所述第三偏振分束器PBS3的第一端口和第四端口分别作为偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口和第二端口；所述第三偏振分束器PBS3的第二端口依次连接第二相位调制器PM2、第三法拉第旋转器FR3的一个端口以及第三偏振分束器PBS3的第三端口，构成第二萨格纳克环；所述第二萨格纳克环内部的光纤为保偏光纤，所述第三法拉第旋转器FR3的偏振旋转角度为90°，两端分别与保偏光纤的慢轴和快轴对准。
实施例二光路径调节过程为：
任意偏振的待调节光信号P1从所述偏振无关光路径调节装置的输入端口In进入， 偏振态可写为
Figure 473812DEST_PATH_IMAGE050
。P1首先进入第一偏振分束器PBS1的第一端口，被分成水 平偏振分量P11和竖直偏振分量P12，二者的强度分别为
Figure 962562DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 247044DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 504850DEST_PATH_IMAGE004
。其中水平偏振分量P11被第一偏振分束器PBS1透射，从其第三端口出 射，沿保偏光纤慢轴传播，经过第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传 播，进入第二偏振分束器PBS2的第一端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤慢轴传播。竖直 偏振分量P12被第一偏振分束器PBS1反射，从其第二端口出射，沿保偏光纤慢轴传播，经过 第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传播，进入第二偏振分束器PBS2的 第二端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤快轴传播。P11和P12同时从PBS2出射，合成一个 脉冲P2，偏振态变为
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，其中H和V分别对应沿保偏光纤慢轴和快轴传播的 分量，
Figure 465853DEST_PATH_IMAGE052
包含了等臂马赫曾德尔干涉仪两臂的相位差。
光脉冲P2随后进入分束器BS的第一端口，被分成偏振和强度相同的两个分量P21 和P22。其中，P21从分束器BS的第二端口出射，沿顺时针方向在第一萨格纳克环内传播，经 过保偏光纤A1后到达第三偏振分束器PBS3的第一端口，被分成沿慢轴传播的偏振分量P211 和沿快轴传播的偏振分量P212。P211从第三偏振分束器PBS3的第三端口出射，沿保偏光纤 慢轴传播，经过第三法拉第旋转器FR3之后偏振旋转90°，沿保偏光纤快轴传播，经过第二相 位调制器PM2调制相位
Figure 238637DEST_PATH_IMAGE040
之后到达第三偏振分束器PBS3的第二端口，从第四端口透射后经 90°偏振旋转结构，仍沿保偏光纤慢轴传播；P212从第三偏振分束器PBS3的第二端口出射， 沿保偏光纤慢轴传播，经过第二相位调制器PM2时调制相位
Figure 513761DEST_PATH_IMAGE040
，然后经第三法拉第旋转器 FR3偏振旋转90°，沿保偏光纤快轴传播，到达第三偏振分束器PBS3的第三端口，从第四端口 反射后经90°偏振旋转结构，仍沿保偏光纤快轴传播。P211和P212经过第二萨格纳克环所经 历的相位变化相同，并且被第二相位调制器调制了相同的相位
Figure 953969DEST_PATH_IMAGE040
，因此二者合成一个脉冲 P21’后偏振态不变，整体增加了相位
Figure 23556DEST_PATH_IMAGE040
和第二萨格纳克环所引入的相位
Figure DEST_PATH_IMAGE053
，与实施例一中经 环形器CIR、第一相位调制器PM1、第一法拉第反射镜FM1以及90°偏振旋转结构的效果相同。 随后P21’经保偏光纤A2到达分束器BS的第三端口。
P22从分束器BS的第三端口出射，沿逆时针方向在第一萨格纳克环内传播，经过保 偏光纤A2和90°偏振旋转结构后到达第三偏振分束器PBS3的第四端口，被分成沿慢轴传播 的偏振分量P221和沿快轴传播的偏振分量P222。P221从第三偏振分束器PBS3的第三端口出 射，沿保偏光纤快轴传播，经过第三法拉第旋转器FR3之后偏振旋转90°，沿保偏光纤慢轴传 播，经过第二相位调制器PM2时不调相，然后到达第三偏振分束器PBS3的第二端口，反射到 第一端口，沿保偏光纤快轴传播；P222从第三偏振分束器PBS3的第二端口出射，沿保偏光纤 快轴传播，经过第二相位调制器PM2时不调相，然后经第三法拉第旋转器FR3偏振旋转90°， 沿保偏光纤慢轴传播，到达第三偏振分束器PBS3的第三端口，从第一端口透射，沿保偏光纤 慢轴传播。P221和P222经过第二萨格纳克环所经历的相位变化相同，并且经过第二相位调 制器PM2时不调相，因此二者合成一个脉冲P22’后偏振态不变，只增加了第二萨格纳克环所 引入的相位
Figure 34369DEST_PATH_IMAGE053
，与实施例一中经90°偏振旋转结构、环形器CIR以及第二法拉第反射镜FM2的 效果相同。随后P22’经保偏光纤A1到达分束器BS的第二端口。
可以利用琼斯矩阵来计算P21’和P22’分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时 的偏振态。P21’、P22’分别从分束器BS的第二端口、第三端口出射时的偏振态为
Figure 909921DEST_PATH_IMAGE054
，第二萨格纳克环和90°偏振旋转结构的作用为将光脉冲 的偏振态先旋转90°然后在旋转回来，效果相互抵消，只增加了第二萨格纳克环所引入的相 位
Figure 142319DEST_PATH_IMAGE053
。第二相位调制器PM2的作用是对P21调制相位
Figure 445125DEST_PATH_IMAGE007
，而对P22不调相。因此两个方向的琼斯 矩阵可写为
Figure DEST_PATH_IMAGE055
P21’、P22’分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时的偏振态
Figure 192501DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure DEST_PATH_IMAGE057
可写 为
Figure 356897DEST_PATH_IMAGE058
Figure DEST_PATH_IMAGE059
其中，
Figure 974960DEST_PATH_IMAGE060
为保偏光纤引入的相位，二者均经历了第二萨格纳克 环所引入的相位
Figure DEST_PATH_IMAGE061
，因此可以抵消。
可以看出
Figure 448667DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 417760DEST_PATH_IMAGE057
的偏振态相同，二者之间只相差相位
Figure 382917DEST_PATH_IMAGE062
。因此，二者可以稳 定地干涉，从分束器BS的第一端口和第四端口输出的光强由相位差
Figure 589908DEST_PATH_IMAGE062
所确定。其中，从分束 器BS的第一端口和第四端口出射的干涉脉冲分量分别为P3和P4，强度分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，
Figure 968936DEST_PATH_IMAGE064
。P4直接从偏振无关光路径调节装置的第二输出端口Out2 出射，P3则先经过PBS2被分为水平偏振分量P31和竖直偏振分量P32。P31从第二偏振分束器 PBS2的第一端口透射，沿保偏光纤慢轴传播，经第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后，沿保 偏光纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1反射到第四端口出射；P32从第二偏振分束器PBS2 的第二端口反射，沿保偏光纤慢轴传播，经第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后，沿保偏光 纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1透射到第四端口出射。P31和P32同时从第一偏振分束 器PBS1的第四端口出射，合成一个光脉冲P5，从偏振无关光路径调节装置的第一输出端口 Out1出射。
将偏振无关光路径调节装置用作光开关时，调节相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE065
时，光信号仅从第 一输出端口Out1出射；调节相位差
Figure 222063DEST_PATH_IMAGE066
时，光信号仅从第二输出端口Out2出射。
将偏振无关光路径调节装置用作单光子路由器或分束比可调分束器时，相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE067
连续可调，入射为单个光子时，从两个输出端口的输出概率分别为
Figure 728262DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure DEST_PATH_IMAGE069
。
将偏振无关光路径调节装置用作强度调制器时，相位差
Figure 320917DEST_PATH_IMAGE007
连续可调，对于光强为
Figure 605268DEST_PATH_IMAGE070
的入射光脉冲，两个输出端口的光强分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE071
和
Figure 345691DEST_PATH_IMAGE049
。
如图4所示，本发明偏振无关光路径调节装置实施例三：
所述偏振无关光路径调节装置的结构为：所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4，所述第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4之间通过保偏光纤进行90°熔接后相连。
实施例三光路径调节过程为：
任意偏振的待调节光信号P1从所述偏振无关光路径调节装置的输入端口In进入， 偏振态可写为
Figure 842531DEST_PATH_IMAGE072
。P1首先进入第一偏振分束器PBS1的第一端口，被分成水 平偏振分量P11和竖直偏振分量P12，二者的强度分别为
Figure 571584DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 761257DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 457818DEST_PATH_IMAGE004
。其中水平偏振分量P11被第一偏振分束器PBS1透射，从其第三端口出 射，沿保偏光纤慢轴传播，经过第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传 播，进入第二偏振分束器PBS2的第一端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤慢轴传播。竖直 偏振分量P12被第一偏振分束器PBS1反射，从其第二端口出射，沿保偏光纤慢轴传播，经过 第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传播，进入第二偏振分束器PBS2的 第二端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤快轴传播。P11和P12同时从PBS2出射，合成一个 脉冲P2，偏振态变为
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，其中H和V分别对应沿保偏光纤慢轴和快轴传播的 分量，
Figure 555087DEST_PATH_IMAGE052
包含了等臂马赫曾德尔干涉仪两臂的相位差。
光脉冲P2随后进入分束器BS的第一端口，被分成偏振和强度相同的两个分量P21 和P22。其中，P21从分束器BS的第二端口出射，沿顺时针方向在第一萨格纳克环内传播，经 过保偏光纤A1后到达第三相位调制器PM3，其中沿慢轴传播的偏振分量P211和沿快轴传播 的偏振分量P212进入第三相位调制器PM3时分别为TE模和TM模，二者分别被调制相位
Figure 325597DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure DEST_PATH_IMAGE075
。从第三相位调制器PM3出射后，经过保偏光纤90°熔接点后，P211和P212分别沿保偏光 纤快轴和慢轴传播，随后进入第四相位调制器PM4，分别为TM模和TE模，二者分别被调制相 位
Figure 482908DEST_PATH_IMAGE075
和
Figure 417497DEST_PATH_IMAGE074
。因此P211被第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4调制的相位为，P212被 第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4调制的相位为
Figure 256140DEST_PATH_IMAGE076
，二者被调制的整体相 位相同，从第四相位调制器PM4出射时合成为一个脉冲P21’,偏振态相比入射到第三相位调 制器PM3时旋转了90°，经过90°偏振旋转结构之后，偏振态与入射到第三相位调制器PM3时 相同。随后P21’经保偏光纤A2到达分束器BS的第三端口。
P22从分束器BS的第三端口出射，沿逆时针方向在第一萨格纳克环内传播，经过保偏光纤A2和90°偏振旋转结构后偏振旋转了90°，到达第四相位调制器PM4不调相，然后经过保偏光纤90°熔接点，偏振旋转90°后进入第三相位调制器PM3也不调相，出射时为脉冲P22’,偏振态相比入射到第四相位调制器PM4时旋转了90°，与经过90°偏振旋转结构之前相同。随后P22’经保偏光纤A1到达分束器BS的第二端口。
可以利用琼斯矩阵来计算P21’和P22’分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时 的偏振态。P21’、P22’分别从分束器BS的第二端口、第三端口出射时的偏振态为
Figure DEST_PATH_IMAGE077
。P21正向依次经过第三相位调制器PM3、保偏光纤90°熔接 点、第四相位调制器PM4和90°偏振旋转结构之后偏振态不变，相位增加了
Figure 943474DEST_PATH_IMAGE078
；P22反 向依次经过90°偏振旋转结构、第四相位调制器PM4、保偏光纤90°熔接点和第三相位调制器 PM3之后偏振态不变，且未调相。因此两个方向的琼斯矩阵可写为
Figure DEST_PATH_IMAGE079
P21’、P22’分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时的偏振态
Figure 271687DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure DEST_PATH_IMAGE081
可 写为
Figure 956222DEST_PATH_IMAGE082
Figure DEST_PATH_IMAGE083
其中，
Figure 395293DEST_PATH_IMAGE084
为第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4调制的相位，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
为保偏光纤引入的相位。
可以看出
Figure 937133DEST_PATH_IMAGE080
和
Figure 701827DEST_PATH_IMAGE081
的偏振态相同，二者之间只相差相位
Figure 532379DEST_PATH_IMAGE086
。因此，二者可以 稳定地干涉，从分束器BS的第一端口和第四端口输出的光强由相位差
Figure 525874DEST_PATH_IMAGE086
所确定。其中，从分 束器BS的第一端口和第四端口出射的干涉脉冲分量分别为P3和P4，强度分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE087
，
Figure 187800DEST_PATH_IMAGE088
。P4直接从偏振无关光路径调节装置的第二输出端口Out2 出射，P3则先经过PBS2被分为水平偏振分量P31和竖直偏振分量P32。P31从第二偏振分束器 PBS2的第一端口透射，沿保偏光纤慢轴传播，经第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后，沿保 偏光纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1反射到第四端口出射；P32从第二偏振分束器PBS2 的第二端口反射，沿保偏光纤慢轴传播，经第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后，沿保偏光 纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1透射到第四端口出射。P31和P32同时从第一偏振分束 器PBS1的第四端口出射，合成一个光脉冲P5，从偏振无关光路径调节装置的第一输出端口 Out1出射。
将偏振无关光路径调节装置用作光开关时，调节相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE089
时，光信号仅从第 一输出端口Out1出射；调节相位差
Figure 592236DEST_PATH_IMAGE090
时，光信号仅从第二输出端口Out2出射。
将偏振无关光路径调节装置用作单光子路由器或分束比可调分束器时，相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE091
连续可调，入射为单个光子时，从两个输出端口的输出概率分别为
Figure 706823DEST_PATH_IMAGE092
和
Figure DEST_PATH_IMAGE093
。
将偏振无关光路径调节装置用作强度调制器时，相位差
Figure 238430DEST_PATH_IMAGE091
连续可调，对于光强为
Figure 20441DEST_PATH_IMAGE094
的入射光脉冲，两个输出端口的光强分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE095
和
Figure 595779DEST_PATH_IMAGE096
。
如图5所示，本发明偏振无关光路径调节装置实施例四：
所述偏振无关光路径调节装置的结构为：所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第五相位调制器PM5，所述第五相位调制器PM5由两块长度相同、TE模式相互垂直放置的铌酸锂波导M1和M2构成，加载到所述铌酸锂波导M1和M2上的电压相同。
实施例四光路径调节过程为：
任意偏振的待调节光信号P1从所述偏振无关光路径调节装置的输入端口In进入， 偏振态可写为
Figure 463240DEST_PATH_IMAGE022
。P1首先进入第一偏振分束器PBS1的第一端口，被分成水 平偏振分量P11和竖直偏振分量P12，二者的强度分别为
Figure 251068DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 638318DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 853399DEST_PATH_IMAGE004
。其中水平偏振分量P11被第一偏振分束器PBS1透射，从其第三端口出 射，沿保偏光纤慢轴传播，经过第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传 播，进入第二偏振分束器PBS2的第一端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤慢轴传播。竖直 偏振分量P12被第一偏振分束器PBS1反射，从其第二端口出射，沿保偏光纤慢轴传播，经过 第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后仍沿保偏光纤慢轴传播，进入第二偏振分束器PBS2的 第二端口，从其第三端口出射，沿保偏光纤快轴传播。P11和P12同时从PBS2出射，合成一个 脉冲P2，偏振态变为
Figure DEST_PATH_IMAGE097
，其中H和V分别对应沿保偏光纤慢轴和快轴传播的 分量，
Figure 676998DEST_PATH_IMAGE098
包含了等臂马赫曾德尔干涉仪两臂的相位差。
光脉冲P2随后进入分束器BS的第一端口，被分成偏振和强度相同的两个分量P21 和P22。其中，P21从分束器BS的第二端口出射，沿顺时针方向在第一萨格纳克环内传播，经 过保偏光纤A1后到达第五相位调制器PM5，其中沿慢轴传播的偏振分量P211和沿快轴传播 的偏振分量P212进入第五相位调制器PM5的铌酸锂波导M1时分别为TE模和TM模，二者分别 被调制相位
Figure DEST_PATH_IMAGE099
和
Figure 65254DEST_PATH_IMAGE100
。随后二者进入铌酸锂波导M2，分别为TM模和TE模，二者分别被调制相 位
Figure 556278DEST_PATH_IMAGE100
和
Figure DEST_PATH_IMAGE101
。因此P211被第五相位调制器PM5调制的相位为
Figure 498520DEST_PATH_IMAGE102
，P212被第五相位调 制器PM5调制的相位为
Figure DEST_PATH_IMAGE103
，二者被调制的整体相位相同，从第五相位调制器PM5出射 时变为脉冲P21’,偏振态相比入射到第五相位调制器PM5时旋转了90°，经过90°偏振旋转结 构之后，偏振态与入射到第五相位调制器PM5时相同。随后P21’经保偏光纤A2到达分束器BS 的第三端口。
P22从分束器BS的第三端口出射，沿逆时针方向在第一萨格纳克环内传播，经过保偏光纤A2和90°偏振旋转结构后偏振旋转了90°。经过第五相位调制器PM5时不调相，但是偏振旋转90°,此时变为脉冲P22’，偏振态与经过90°偏振旋转结构之前相同。随后P22’经保偏光纤A1到达分束器BS的第二端口。
可以利用琼斯矩阵来计算P21’和P22’分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时 的偏振态。P21’、P22’分别从分束器BS的第二端口、第三端口出射时的偏振态为
Figure 809415DEST_PATH_IMAGE104
。两个方向经过第五相位调制器PM5的琼斯矩阵可写为
Figure DEST_PATH_IMAGE105
P21’、P22’分别到达分束器BS的第三端口、第二端口时的偏振态
Figure 735783DEST_PATH_IMAGE106
、
Figure DEST_PATH_IMAGE107
可写为
Figure 363204DEST_PATH_IMAGE108
Figure DEST_PATH_IMAGE109
其中，
Figure 982405DEST_PATH_IMAGE110
为第五相位调制器PM5调制的相位，
Figure DEST_PATH_IMAGE111
为保偏光纤引入的相位。
可以看出
Figure 515017DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 448338DEST_PATH_IMAGE112
的偏振态相同，二者之间只相差相位
Figure DEST_PATH_IMAGE113
。因此，二者可以 稳定地干涉，从分束器BS的第一端口和第四端口输出的光强由相位差
Figure 648375DEST_PATH_IMAGE113
所确定。其中，从分 束器BS的第一端口和第四端口出射的干涉脉冲分量分别为P3和P4，强度分别为
Figure 454788DEST_PATH_IMAGE114
，
Figure DEST_PATH_IMAGE115
。P4直接从偏振无关光路径调节装置的第二输出端口Out2 出射，P3则先经过PBS2被分为水平偏振分量P31和竖直偏振分量P32。P31从第二偏振分束器 PBS2的第一端口透射，沿保偏光纤慢轴传播，经第一法拉第旋转器FR1偏振旋转45°后，沿保 偏光纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1反射到第四端口出射；P32从第二偏振分束器PBS2 的第二端口反射，沿保偏光纤慢轴传播，经第二法拉第旋转器FR2偏振旋转45°后，沿保偏光 纤快轴传播，被第一偏振分束器PBS1透射到第四端口出射。P31和P32同时从第一偏振分束 器PBS1的第四端口出射，合成一个光脉冲P5，从偏振无关光路径调节装置的第一输出端口 Out1出射。
将偏振无关光路径调节装置用作光开关时，调节相位差
Figure 209118DEST_PATH_IMAGE116
时，光信号仅从第 一输出端口Out1出射；调节相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE117
时，光信号仅从第二输出端口Out2出射。
将偏振无关光路径调节装置用作单光子路由器或分束比可调分束器时，相位差
Figure 539605DEST_PATH_IMAGE118
连续可调，入射为单个光子时，从两个输出端口的输出概率分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 344881DEST_PATH_IMAGE120
。
将偏振无关光路径调节装置用作强度调制器时，相位差
Figure 243567DEST_PATH_IMAGE118
连续可调，对于光强为
Figure DEST_PATH_IMAGE121
的入射光脉冲，两个输出端口的光强分别为
Figure 16351DEST_PATH_IMAGE122
和
Figure DEST_PATH_IMAGE123
。
综合本发明实施例可知，本发明提出一种偏振无关光路径调节装置，通过采用偏振无关的相位调制模块和环路结构，具有偏振无关特性，即对任意偏振态均能够正常工作。并且由于采用萨格纳克效应，进行干涉的两路光脉冲经历了完全相同的光路，相位差仅由偏振无关的相位调制模块来调制，因此稳定性极高，无需进行偏振和相位的主动补偿，可高速地、任意调节两个出口的分量大小。本发明可用于光开关、光路由器、QKD接收端自适应基矢选择，以及强度调制等多种应用场景，可成为量子通信网络中的一种通用器件。

Claims (7)

1.一种偏振无关光路径调节装置，其特征在于，包括第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2、分束器BS、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以及90°偏振旋转结构，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM用于调节从两个方向入射光脉冲之间的相位差，并且将二者偏振旋转90°；所述第一偏振分束器PBS1的第三端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的一个端口相连，所述第二偏振分束器PBS2的第一端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的另一个端口相连，构成等臂马赫曾德尔干涉仪；所述第二偏振分束器PBS2的第三端口与分束器BS的第一端口相连；所述分束器BS的第二端口、第三端口分别通过光纤A1、A2与偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口、第二端口相连，构成第一萨格纳克环；所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第二端口与光纤A2之间连有90°偏振旋转结构；所述第一偏振分束器PBS1的第一端口和第四端口分别作为偏振无关路径调节装置的输入端口In和第一输出端口Out1，所述分束器BS的第四端口作为偏振无关路径调节装置的第二输出端口Out2。
2.如权利要求1所述的偏振无关光路径调节装置，其特征在于，所述等臂马赫曾德尔干涉仪的两臂均为保偏光纤；所述第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的偏振旋转角度为45°，且两个端口的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。
3.如权利要求2所述的偏振无关光路径调节装置，其特征在于，所述光纤A1和A2为保偏光纤，且长度不相等；所述90°偏振旋转结构为保偏光纤90°熔接。
4.如权利要求1或2或3所述的偏振无关光路径调节装置，其特征在于，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括环形器CIR、第一相位调制器PM1、第一法拉第反射镜FM1以及第二法拉第反射镜FM2，所述环形器CIR的第一端口和第三端口分别作为偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口和第二端口；所述环形器CIR的第二端口依次连接第一相位调制器PM1和第一法拉第反射镜FM1，第四端口连接第二法拉第反射镜FM2。
5.如权利要求1或2或3所述的偏振无关光路径调节装置，其特征在于，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第三偏振分束器PBS3、第二相位调制器PM2以及第三法拉第旋转器FR3，所述第三偏振分束器PBS3的第一端口和第四端口分别作为偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口和第二端口；所述第三偏振分束器PBS3的第二端口依次连接第二相位调制器PM2、第三法拉第旋转器FR3的一个端口以及第三偏振分束器PBS3的第三端口，构成第二萨格纳克环；所述第二萨格纳克环内部的光纤为保偏光纤，所述第三法拉第旋转器FR3的偏振旋转角度为90°，两端分别与保偏光纤的慢轴和快轴对准。
6.如权利要求1或2或3所述的偏振无关光路径调节装置，其特征在于，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4，所述第三相位调制器PM3和第四相位调制器PM4之间通过保偏光纤进行90°熔接后相连。
7.如权利要求1或2或3所述的偏振无关光路径调节装置，其特征在于，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM包括第五相位调制器PM5，所述第五相位调制器PM5由两块长度相同、TE模式相互垂直放置的铌酸锂波导M1和M2构成，加载到所述铌酸锂波导M1和M2上的电压相同。
CN202210376428.0A 2022-04-12 2022-04-12 一种偏振无关光路径调节装置 Active CN114460692B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210376428.0A CN114460692B (zh) 2022-04-12 2022-04-12 一种偏振无关光路径调节装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210376428.0A CN114460692B (zh) 2022-04-12 2022-04-12 一种偏振无关光路径调节装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114460692A true CN114460692A (zh) 2022-05-10
CN114460692B CN114460692B (zh) 2022-07-01

Family

ID=81417987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210376428.0A Active CN114460692B (zh) 2022-04-12 2022-04-12 一种偏振无关光路径调节装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114460692B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115242315A (zh) * 2022-09-23 2022-10-25 北京中科国光量子科技有限公司 一种偏振无关的dqpsk解调集成光芯片

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017046044A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 沖電気工業株式会社 サニャックループ型非対称マッハ・ツェンダ干渉計及び量子鍵配送用受信装置
CN209373256U (zh) * 2019-03-08 2019-09-10 中国电子科技集团公司电子科学研究院 偏振无关相位调制装置
CN111901038A (zh) * 2019-10-09 2020-11-06 中国电子科技集团公司电子科学研究院 相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统
CN112039659A (zh) * 2020-08-11 2020-12-04 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种偏振无关的相位编码解码器及量子密钥分发系统
CN113079009A (zh) * 2021-06-04 2021-07-06 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种时间-相位编码测量设备无关量子密钥分发系统
CN113676323A (zh) * 2021-10-25 2021-11-19 北京正道量子科技有限公司 一种偏振编码测量设备无关量子密钥分发系统
CN113872701A (zh) * 2021-12-01 2021-12-31 北京正道量子科技有限公司 一种时间相位编码装置以及量子密钥分发系统
CN114124386A (zh) * 2022-01-26 2022-03-01 杭州慧明量子通信技术有限公司 一种可调延时干涉仪及量子密钥分发系统
US11293757B2 (en) * 2016-10-12 2022-04-05 Xiaotian Steve Yao Non-interferometric optical gyroscope based on polarization sensing and implementations of closed loop control allowing for slow phase modulation

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017046044A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 沖電気工業株式会社 サニャックループ型非対称マッハ・ツェンダ干渉計及び量子鍵配送用受信装置
US11293757B2 (en) * 2016-10-12 2022-04-05 Xiaotian Steve Yao Non-interferometric optical gyroscope based on polarization sensing and implementations of closed loop control allowing for slow phase modulation
CN209373256U (zh) * 2019-03-08 2019-09-10 中国电子科技集团公司电子科学研究院 偏振无关相位调制装置
CN111901038A (zh) * 2019-10-09 2020-11-06 中国电子科技集团公司电子科学研究院 相位调制偏振编解码装置和量子密钥分发系统
CN112039659A (zh) * 2020-08-11 2020-12-04 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种偏振无关的相位编码解码器及量子密钥分发系统
CN113079009A (zh) * 2021-06-04 2021-07-06 浙江九州量子信息技术股份有限公司 一种时间-相位编码测量设备无关量子密钥分发系统
CN113676323A (zh) * 2021-10-25 2021-11-19 北京正道量子科技有限公司 一种偏振编码测量设备无关量子密钥分发系统
CN113872701A (zh) * 2021-12-01 2021-12-31 北京正道量子科技有限公司 一种时间相位编码装置以及量子密钥分发系统
CN114124386A (zh) * 2022-01-26 2022-03-01 杭州慧明量子通信技术有限公司 一种可调延时干涉仪及量子密钥分发系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115242315A (zh) * 2022-09-23 2022-10-25 北京中科国光量子科技有限公司 一种偏振无关的dqpsk解调集成光芯片

Also Published As

Publication number Publication date
CN114460692B (zh) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10222822B2 (en) Photonic quantum memory with polarization-to-time entanglement conversion and time-to-polarization entanglement conversion
CN114900245B (zh) 一种偏振无关相位解码集成芯片及量子密钥分发系统
CN113708931B (zh) 用于量子密钥分发的偏振编码装置及量子密钥分发系统
KR20190054132A (ko) 인코딩 장치, 및 그에 기반한 양자 키 분포 장치와 시스템
US8107154B2 (en) Optical modulator and optical signal generation apparatus
CN114124386B (zh) 一种可调延时干涉仪及量子密钥分发系统
US5069520A (en) High-speed modulator of the polarization of an optical carrier
CN108667519B (zh) 强度调制装置和方法及其在量子密钥分发系统中的应用
CN114460692B (zh) 一种偏振无关光路径调节装置
CN113872701B (zh) 一种时间相位编码装置以及量子密钥分发系统
CN116938456B (zh) 一种多功能量子态测量装置及量子密钥分发网络
CN115001593B (zh) 一种用于量子密钥分发的混合集成接收芯片
WO2020151546A1 (zh) 用于诱骗态编码和偏振编码的发送端、编码方法及量子密钥分发系统
US9366824B2 (en) Optical circuit switch with integral circulators
Madsen et al. Reset-free integrated polarization controller using phase shifters
US6477287B1 (en) Polarization-preserving, phase-and-polarization-insensitive, photonic data router
CN114285572B (zh) 一种参考系无关量子密钥分发编码装置
CN114465725B (zh) 一种量子密钥分发编码装置
CN114650133B (zh) 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
CN110545180A (zh) 偏振编码装置及量子密钥分发光源
CN110752880B (zh) 用于光通信的偏振编码方法及装置
CN209659321U (zh) 量子密钥分发相位编解码器、相应的编解码装置及系统
CN209659320U (zh) 量子密钥分发相位编解码器、相应的编解码装置及系统
US6459827B1 (en) Polarization-stabilizing, phase-and-polarization-insensitive, photonic data router
CN114924356B (zh) 一种集成波导干涉仪及量子密钥分发系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant