CN1156101C - 单光子路由操控装置 - Google Patents

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Abstract

一种单光子路由操控装置，属量子保密通讯技术领域，由Mach-Zehnder干涉仪和光相位调制器组成，Mach-Zehnder干涉仪由第一分束镜(1)、第二分束镜(3)和第一全反镜(2)、第二全反镜(4)构成，第一分束镜(1)、第二分束镜(3)的分束比为50%，第一全反镜(2)、第二全反镜(4)是对单光子波长全反的全反镜。光相位调制器是由第一全反镜(2)通过压电微位移器(5)的微位移操控来实施的，第一全反镜(2)固定在压电微位移器(5)上，输入端(6)是压电微位移器(5)的控制电压输入端，光相位调制器也可以是电光相位调制器(9)，电光相位调制器(9)放置在第一分束镜(1)与第一全反镜(2)之间，输入端(10)为电光相位调制器(9)的控制电压输入端，第一端口(7)、第二端口(8)是单光子出射端，具有结构简单，控制方便，便于实现模块化等优点，适于用在量子保密通讯领域，实现单光子的路由操控。

Description

单光子路由操控装置
                      技术领域
本发明涉及一种单光子路由操控装置，实现对单个光子路由控制，属量子保密通讯技术领域。
                      背景技术
量子保密通讯是基于光量子的通讯，由量子理论保证通讯安全。量子保密通讯中信息加载在单光子上，并由单光子进行传输，这样窃听者就不可能得到通讯信息而又不被发现，因此量子保密通讯可以实现完全保密的通讯，这在军事机密传送和商业信息认证等方面都将得到广泛的应用。量子保密通讯与现有的光通讯相似，也存在对信息路径的选择、路由的技术问题。现有的光通讯技术中路由技术发展较为全面，并且有各种路由方法和技术，但由于在量子保密通讯中是对单光子进行路由控制，何种方法适用于单光子路由操控，至今还缺少研究，并且在单光子操控的理论上还有更深层次的物理问题值得探讨。
                      发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单光子路由操控装置，有结构简单，控制方便，可望实现单光子路由操控装置的模块化的优点。本发明采用以下结构使上述技术问题得到解决：一种单光子路由操控装置，其特征在于，由Mach-Zehnder干涉仪和光相位调制器组成，Mach-Zehnder干涉仪由第一分束镜1、第二第束镜3和第一全反镜2、第二全反镜4构成，第一分束镜1、第二分束镜3的分束比为50％，第一全反镜2、第二全反镜4是对单光子波长全反的全反镜，光相位调制器是由全反镜2通过压电微位移器5的微位移操控来实施的，全反镜2固定在压电微位移器5上，输入端6是压电微位移器5的控制电压输入端，第一端口7、第二端口8是单光子出射端。
光相位调制器也可以是电光相位调制器9，电光相位调制器9放置在分束镜1与全反镜2之间，输入端10为电光相位调制器9的控制电压输入端。
本发明的优点是：
1.本单光子的路由操控装置结构简单，成本低廉；
2.路由操控在控制端利用电压进行控制，控制简单；
3.可望实现单光子路由操控装置的模块化。
                     附图说明
图1是采用压电微位移器的单光子路由操控装置的结构示意图，其中1、3是第一、第二分束镜，2、4是第一、第二全反镜，5是压电微位移器，6是控制输入端，7、8是第一、第二端口。
图2是采用电光相位调制器的单光子路由操控装置的结构示意图，其中9是电光相位调制器，10是控制电压输入端。
                    具体实施方式
现结合附图说明本发明的工作原理。
在图1中，单光子沿图示方向入射到第一分束镜1，可以有两种路径：其一沿Mach-Zehnder干涉仪的一个干涉臂传播：经第一全反镜2反射到分束镜3，然后选择从第二端口8或第一端口7出射；另一沿Mach-Zehnder干涉仪的另一个干涉臂传播：经第二全反镜4反射到第二分束镜3，然后选择从第二端口8或第一端口7出射。单光子在第二端口8或第一端口7的出射路线应调整至完全重合。通过调节加在输入端6上的控制电压，使压电微位移器5与全反镜2随之一起产生微位移，从而使光在Mach-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生相位差，单光子由于这种相位差发生干涉，控制单光子从第二端口8或第一端口7出射。当控制电压为0伏时，压电微位移器5与全反镜2无位移，光在Mach-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生相位差为0，单光子经过干涉后从第一端口7出射，第二端口8无光子出射；当控制电压约为75伏时，压电微位移器5与全反镜2一起产生微位移，光在Mach-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生相位差为π，单光子经干涉后从第二端口8出射，第一端口7无光子出射。
同理，在图2中，通过调节加在输入端10上的控制电压，可使光在Mach-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生相位差，单光子由于相位差发生干涉，控制单光子从第二端口8或第一端口7出射。当控制电压为0伏时，电光相位调制器9没有对光子相位进行调节，光在Mach-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生相位差为0，单光子经干涉后从第一端口7出射，第二端口8无单光子出射；当控制电压约为5伏时，电光相位调制器9对光子相位进行调节，光在Mach-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生相位差为π，单光子经干涉后从第二端口8出射，第一端口7无单光子出射。
综上，本发明的装置通过调节光相位调制器的控制电压，改变光在Mac h-Zehnder干涉仪两臂之间传输时产生的相位差，经过单光子的干涉实现对单光子路由操控。
本发明特别适于用在量子保密通讯领域，在该领域中，信息加载在单光子上，利用本发明的装置可实现单光子的路由操控，使得单光子沿选择的路径传输。

Claims (2)

1.一种单光子路由操控装置，其特征在于，由Mach-Zehnder干涉仪和光相位调制器组成，Mach-Zehnder干涉仪由第一分束镜(1)、第二分束镜(3)和第一全反镜(2)、第二全反镜(4)构成，第二分束镜(1)、第二分束镜(3)的分束比为50％，第一全反镜(2)、第二全反镜(4)是对单光子波长全反的全反镜，光相位调制器是由全反镜(2)通过压电微位移器(5)的微位移操控来实施的，第一全反镜(2)固定在压电微位移器(5)上，输入端(6)是压电微位移器(5)的控制电压输入端，第一端口(7)、第二端口(8)是单光子出射端。
2.根据权利要求1所述的单光子路由操控装置，其特征在于，光相位调制器是电光相位调制器(9)，电光相位调制器(9)放置在第一分束镜(1)和第一全反镜(2)之间，输入端(10)为电光相位调制器(9)的控制电压输入端。
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