JP5924676B2 - 量子暗号装置の偏波補償システム - Google Patents
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Description
図1はこの発明に係る量子暗号装置の偏波補償システムを示すブロック図であり、偏波補償機能を含む量子暗号装置100として全体的に示している。
また、図2は図1内の受信側装置2を変形した構成例を詳細に示すブロック図であり、偏波無依存の位相変調を行う部分と受信側PLC22とを示している。なお、PLCとは、光導波路からなる平面光波回路(Planar Lightwave Circuit)の略称である。
光検出器23は、並列配置された2つの光検出器23a、23bにより構成されている。
また、受信側PM21の入力側および出力側には、偏光ビームスプリッタ24a、24b(以下、「PBS24a、24b」と略称する)が挿入されている。
まず、送信側装置1の動作について説明すると、送信側装置1内のレーザ光源11は、パルス状の光を出射する。レーザ光源11からの光パルスは、送信側PLC12に入射し、送信側PLC12の内部で2つのパルスに分割される。
また、ここでは、出力ポート12aから出力された2連光パルスP1、P2のみを図示している。出力ポート12bから出力された2連光パルス(図示せず)は、以降において使用されない。
なお、送信側PM13としては、その内部に偏光子を含むものを使用してもよいが、送信側PM13の出力側に別に偏光子を設置してもよい。
こうして、送信側装置1から出力された2連光パルスは、伝送路3を介して受信側装置2へと入射される。
受信側装置2において、まず、伝送路3から出力された2連光パルスが受信側PM21に入力されると、受信側PM21は、送信側PM13と同様に、2連光パルスの間に相対的な位相差量φBを付加する。
このとき付加される位相差量φBとしては、たとえば(−π/2、0、π/2、π)のいずれかがランダムに選択される。
以下、送信側PLC12の場合と同様に、2連光パルスの各々が2つのパルスずつに分割され、Long−armおよびShort−arm(図4とともに後述する)を伝播した後、受信側PLC22の出力ポート22a、22bから出力される。
なお、一般に、干渉による光パルスP2’(真ん中のパルス)は、出力ポート22a、22bの一方のみから出力される場合を有効とする。ここでは、出力ポート22aから出力された場合を示している。
このとき、光検出器23は、干渉した光パルスP2’のみを検出可能なタイミングで検出動作を行う。
図3は受信側PLC22の入出力用ファイバを示す断面図であり、入出力用ファイバとして偏波保持ファイバ30を用いた場合を示している。
なお、図5において、波長依存導波路40が設けられる偏波保持ファイバ30は、図4内のLong−arm30aまたはShort−arm30bのいずれであってもよい。
なお、偏波保持ファイバ30のビート長とは、入射した光の偏光状態が再び同一の偏光状態に戻るまでの距離である。
したがって、ビート長とは、fast軸方向に偏光した光と、slow軸方向に偏光した光との位相差の変化量が2πに達するまでの距離とも言える。
ただし、前述の式(1)から明らかなように、厳密に偏波無依存状態が実現できるのは、波長λ0の光のみである。
たとえば、λ0以外の波長λ1、λ2、λ3、・・・の光においては、fast軸方向に偏光した光と、slow軸方向に偏光した光と、の位相差の変化量が、2πからずれることになる。
波長依存導波路40は、サーキュレータ41と、チャープファイバブラッググレーティング42(CFBG:Chirped Fiber Bragg Grating)とからなり、CFBG42は、サーキュレータ41を介して偏波保持ファイバ30に接続されている。
図5のような構成を採用することにより、周波数軸上の広がりを有する光に対しても、各波長λ1、λ2、λ3のそれぞれの光が、以下の式(2)を満たす長さの導波路を伝播する。
この結果、干渉明瞭度および鍵生成速度の低下を防ぐ効果が期待できる。
また、受信側PLC22は、2端子入力および2端子出力を有するAMZIからなり、波長依存導波路40(波長依存機構)は、AMZIのLong−arm30aおよびShort−arm30bの少なくとも一方に付加されている。
これにより、光パルスのように波長が複数存在する光信号の場合においても、すべての波長に対して同時に偏波無依存状態を実現することができる。
Claims (4)
- 光源を有する量子暗号装置における複数の波長を含む光信号の偏波を補償する量子暗号装置の偏波補償システムであって、
前記量子暗号装置の内部に設けられた干渉計を備え、
前記干渉計は、前記干渉計の内部の光路長差を、前記光信号の波長に依存した値に前記光信号に含まれる波長ごとに設定することで各波長において前記干渉計の内部の光路長差がビート長の整数倍となるようにするための波長依存機構を含むことを特徴とする量子暗号装置の偏波補償システム。 - 前記干渉計の光路長差は、前記光源の中心波長のビート長の整数倍に調整されたことを特徴とする請求項1に記載の量子暗号装置の偏波補償システム。
- 前記干渉計は、AMZIからなり、
前記波長依存機構は、前記AMZIのLong−armおよびShort−armの少なくとも一方に付加されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の量子暗号装置の偏波補償システム。 - 前記波長依存機構は、サーキュレータおよびチャープファイバブラッググレーティングを用いたことを特徴とする請求項3に記載の量子暗号装置の偏波補償システム。
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