TWI831878B - 具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統 - Google Patents

具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI831878B
TWI831878B TW108143159A TW108143159A TWI831878B TW I831878 B TWI831878 B TW I831878B TW 108143159 A TW108143159 A TW 108143159A TW 108143159 A TW108143159 A TW 108143159A TW I831878 B TWI831878 B TW I831878B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
low
optical fiber
dispersion
communication system
refractive index
Prior art date
Application number
TW108143159A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202037100A (zh
Inventor
明軍 李
丹尼爾艾洛伊修斯 諾蘭
Original Assignee
美商康寧公司
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 美商康寧公司 filed Critical 美商康寧公司
Publication of TW202037100A publication Critical patent/TW202037100A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI831878B publication Critical patent/TWI831878B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70—Photonic quantum communication
    • 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
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852—Quantum cryptography
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords

Abstract

一種量子通訊系統包括一量子密鑰生成系統及一通訊網路，該量子密鑰生成系統具有一光激量子位元生成器、一具有一大於200 km之長度L的低損耗色散限制光纖以及一光子偵測器單元，並且該通訊網路具有一訊號生成器、一訊號通道及一訊號接收器。該低損耗色散限制光纖在該光激量子位元生成器與該光子偵測器單元之間延伸並且光學地耦接。此外，該低損耗色散限制光纖在結構上經組態以限制以一約9ps/(nm)km 或更小之絕對色散率的色散，並且較佳0.5ps/(nm)km 或更小，並且誘發以一約0.175 dB/km或更小之衰減率的衰減，以使得由一或多個光激量子位元生成器輸出之複數個光子的量子密鑰位元資訊能夠以一至少10 Gbit/sec之位元率在該光子偵測器單元處接收。

Description

具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統
相關申請案之交互參照
本申請案依專利法主張2018年11月27日申請之美國臨時申請案第62/771,711號的優先權益，本文依賴於該美國臨時申請案的內容並且該美國臨時申請案的內容以全文引用之方式併入本文中。
本揭示案係關於具有低損耗色散限制光纖之量子通訊系統。更具體而言，本揭示案係關於包括量子密鑰生成系統的量子通訊系統，其中使用低損耗色散限制光纖光學地耦接部件以提供增大之量子密鑰位元率。
先前技術之缺陷仍然存在。本發明旨在解決這些缺陷及/或提供對先前技術的改進。
根據本揭示案之標的，一種量子通訊系統包括量子密鑰生成系統及通訊網路，該量子密鑰生成系統具有光激量子位元生成器、低損耗色散限制光纖以及光子偵測器單元，並且該通訊網路具有訊號生成器、訊號通道及訊號接收器。低損耗色散限制光纖在光激量子位元生成器與光子偵測器單元之間延伸並且光學地耦接。光激量子位元生成器在結構上經組態以輸出各自包括量子密鑰位元資訊之複數個光子。光子偵測器單元在結構上經組態以接收複數個光子之量子密鑰位元資訊。訊號通道在訊號生成器與訊號接收器之間延伸並且通訊地耦接。訊號生成器在結構上經組態以輸出包括一或多個訊號位元之訊號。訊號接收器通訊地耦接至光子偵測器單元，並且在結構上經組態以在接收到訊號時比較量子密鑰位元資訊與一或多個訊號位元。此外，低損耗色散限制光纖具有大於200km之長度L，並且包括核心及圍繞核心之包層。低損耗色散限制光纖在結構上經組態以限制包括約1550nm之波長之光子以約9ps/(nm)km或更小之絕對色散率的色散，並且誘發包括約1550nm之波長之光子以約0.175dB/km或更小之衰減率的衰減，以使得由光激量子位元生成器輸出之複數個光子的量子密鑰位元資訊能夠以至少10Gbit/sec之原始位元率在光子偵測器單元處接收。根據一些實施例，量子密鑰生成系統之速率之密鑰速率為至少10Kbits/sec。
根據一些實施例，低損耗色散限制光纖在結構上經組態以限制包括約1550nm之波長之光子以約9ps/(nm)km(亦即，9ps/nm．km，或9皮秒每nm每km)或更小之絕對色散率的色散，並且誘發包括約1550nm之波長之光子介於0.12dB/km與0.175dB/km之間之衰減率的衰減。
根據本揭示案之一個實施例，量子通訊系統進一步包括雷射及光學地耦接至雷射之光譜濾光器，該光譜濾光器為具有0.2 nm至0.5 nm之帶通寬度的帶通濾光器。
根據一個實施例，低損耗色散限制光纖具有核心及圍繞核心之包層，並且在結構上經組態以限制包括約1550 nm之波長之光子以約5 ps/(nm)km (亦稱作5 ps/nm . km)或更小之絕對色散率的色散。
根據一個實施例，低損耗色散限制光纖具有核心及圍繞核心之包層，並且在結構上經組態以限制包括約1550 nm之波長之光子以約5 ps/(nm)km (亦稱作5 ps/nm . km)或更小之絕對色散率的色散，並且量子通訊系統並不包括光學地耦接至雷射或至光子生成器的光譜濾光器。根據一些實施例，量子通訊系統並不包括坐置於光激量子位元生成器內部的光譜濾光器。
根據一個實施例，光激量子位元生成器與光子偵測器單元之間並不坐置耦接至低損耗光學低色散光纖的光學傳輸光纖。根據一個實施例，量子通訊系統進一步包括強度調變器及射束分離器，以使得強度調變器與射束分離器之間並不坐置光學傳輸光纖。
根據本揭示案之一個實施例，一種量子密鑰生成系統包括低損耗色散限制光纖，該低損耗色散限制光纖在光激量子位元生成器與光子偵測器單元之間延伸並且光學地耦接。低損耗色散限制光纖具有核心及圍繞核心之包層，並且在結構上經組態以限制包括約1550 nm之波長之光子以約9 ps/(nm)km或更小之絕對色散率的色散，並且誘發包括約1550 nm之波長之光子以約0.175 dB/km或更小之衰減率的衰減，以使得由光激量子位元生成器輸出之複數個光子的量子密鑰位元資訊能夠以至少約10 Gbit/sec之位元率在光子偵測器單元處接收。
根據本揭示案之一個實施例，量子密鑰生成系統包括低損耗色散限制光纖，該低損耗色散限制光纖在光激量子位元生成器與光子偵測器單元之間延伸並且光學地耦接。低損耗色散限制光纖具有核心及圍繞核心之包層，並且在結構上經組態以限制包括約1550 nm之波長之光子以約10 ps/(nm)km或更小之絕對色散率的色散，並且誘發包括約1550 nm之波長之光子以約0.175 dB/km或更小之衰減率的衰減，以使得由光激量子位元生成器輸出之複數個光子的量子密鑰位元資訊能夠以至少約10 Gbit/sec之位元率在光子偵測器單元處接收。
根據一些實施例，低損耗色散限制光纖具有核心及圍繞核心之包層，並且在結構上經組態以限制包括約1550 nm之波長之光子以約5 ps/(nm)km (亦即，5 ps/nm . km)或更小之絕對色散率的色散，並且誘發包括約1550 nm之波長之光子以約0.175 dB/km或更小之衰減率的衰減，以使得由光激量子位元生成器輸出之複數個光子的量子密鑰位元資訊能夠以10 Gbit/sec (例如，至少25 Gbit/sec或50 Gbit/sec)之位元率在光子偵測器單元處接收。根據一些實施例，低損耗色散限制光纖在結構上經組態以限制包括約1550 nm之波長之光子以約5ps/(nm)km 或更小之絕對色散率的色散，並且誘發包括約1550 nm之波長之光子介於0.12 dB/km與0.175 dB/km之間之衰減率的衰減。
現在參照第1圖，圖中示意性地描繪了包括量子密鑰生成系統101及通訊網路190之量子通訊系統100。量子密鑰生成系統101包括光激量子位元生成器120、光子偵測器單元140以及色散限制光纖151，該色散限制光纖151在光激量子位元生成器120與光子偵測器單元140之間延伸並且光學地耦接。光激量子位元生成器120可在結構上經組態以提供具有任何波長λ之光子，例如，介於約800與約1800 nm之間，例如，約1550 nm。類似地，偵測器單元140可在結構上經組態以偵測由光激量子位元生成器120提供之光子，例如，具有約800及約1800 nm之間，例如，約1550 nm之波長λ的光子。
通訊網路190包括訊號生成器192、訊號接收器194，以及訊號通道195，該訊號通道195在訊號生成器192與訊號接收器194之間延伸並且通訊地耦接。此外，訊號接收器194通訊地耦接至光子偵測器單元140，從而將量子密鑰生成系統101通訊地耦接至通訊網路190。
仍然參照第1圖，量子密鑰生成系統101之光激量子位元生成器120在結構上經組態以輸出各自包括量子密鑰位元之複數個光子，並且光子偵測器單元140在結構上經組態以在接收到由光激量子位元生成器120提供之複數個光子中之至少一個時判定量子密鑰位元資訊。量子密鑰位元資訊可包括密碼密鑰，該密碼密鑰可用以解碼使用通訊網路190傳輸之加密訊息。此外，通訊網路190之訊號生成器192在結構上經組態以輸出包括一或多個訊號位元之訊號，該一或多個訊號位元可包括加密訊息之部分，並且訊號接收器194在結構上經組態以在接收到訊號時比較量子密鑰位元資訊與一或多個訊號位元，例如，以便使用構成量子密鑰位元資訊之密碼密鑰解碼加密訊息。第1圖之實施例中利用之協定係基於利用誘餌態的時間-頻域編碼方法。亦可利用其他協定(例如，雙場QKD)。示例性量子密鑰分配(QKD)實現方式可利用3個或更多個量子態。舉例而言，許多量子密鑰分配(Quantum key distribution；QKD)實現方式利用4個BB84(量子)態。亦可利用其他實現方式。
在操作中，包括量子密鑰位元之複數個光子可橫過低損耗色散限制光纖151，該低損耗色散限制光纖151坐置於光激量子位元生成器120與光子偵測器單元140之間。低損耗色散限制光纖151在結構上經組態以控制橫過低損耗色散限制光纖151之複數個光子的色散，以使得橫過低損耗色散限制光纖151之複數個光子中之每一光子的時間脈衝寬度小於相鄰光子之間的脈衝間隔距離。如本文中所使用，「時間脈衝寬度」為每一光子脈衝之峰值強度的全寬半高值(full width half maximum; FWHM)。此外，如本文中所使用，「脈衝間隔距離」為相鄰光子脈衝之脈衝中心之間的距離，其中脈衝中心對應於每一光子脈衝之峰值強度。舉例而言，在一些實施例中，低損耗色散限制光纖151可在結構上經組態以使每一光子脈衝之時間脈衝寬度的擴大最小化，以便防止重疊相鄰光子脈衝。
現在參照第2圖，圖中示意性地描繪了第一光子脈衝102之時間脈衝寬度WP1 及第二光子脈衝104之時間脈衝寬度WP2 。第一光子脈衝102及第二光子脈衝104為由光激量子位元生成器120輸出之示例性光子，該等光子相鄰地定位並且沿著低損耗色散限制光纖151傳播。第一光子脈衝102包括對應於第一光子脈衝102之峰值強度的脈衝中心103，並且第二光子脈衝104包括對應於第二光子脈衝104之峰值強度的脈衝中心105。此外，第一光子脈衝102之脈衝中心103與第二光子脈衝104脈衝之中心105間隔開脈衝間隔距離DP 。如第2圖中所展示，第一光子脈衝102與第二光子脈衝104之間的脈衝間隔距離大於每一光子脈衝102、104之時間脈衝半寬的和(亦即，DP > (WP1 +WP2 )/2)，以使得第一光子脈衝102及第二光子脈衝104並不重疊。舉例而言，如第2圖中所展示，第一光子脈衝102與第二光子脈衝104之間的脈衝間隔距離大於每一光子脈衝102、104之時間脈衝寬度WP1 、WP2 ，以使得第一光子脈衝102及第二光子脈衝104並不重疊。非限制性實例，時間脈衝寬度可為自約20 ps至約200 ps，例如，約30 ps、40 ps、50 ps、60 ps、70 ps、80 ps、90 ps、100 ps、110 ps、120 ps、125 ps、130 ps、140 ps、150 ps、160 ps、170 ps、180 ps、190 ps，等等。
現在參照第3A圖至第4B圖，圖中更詳細地描繪了低損耗色散限制光纖151。第3A圖及第4A圖各自描繪了第1圖之低損耗色散限制光纖151之實施例沿著線A-A的橫剖面圖。特定而言，第3A圖描繪了包括核心152及圍繞核心152之包層154的低損耗色散限制光纖151’。第4A圖描繪了亦包括核心152及圍繞核心152之包層154的低損耗色散限制光纖151’’，並且該低損耗色散限制光纖151’’進一步包括安置於包層154內之包層環155，從而將包層154分離為定位於包層環155與核心152之間的第一包層部分154a及第二包層部分154b。此外，第3B圖及第4B圖各自分別描繪了第3A圖及第3B圖之低損耗色散限制光纖151’、151’’之作為半徑之函數的折射指數的圖。
再次參照第3A圖及第4A圖，光纖核心152可包括矽玻璃、聚合物等等，並且可摻雜有K、Cl、F或其之組合。儘管不意欲受理論限制，但是摻雜核心152可降低核心152之黏度及虛擬溫度。光纖包層154包括外包層表面156，並且可包括純矽、摻雜F之矽、F(氟)/B(硼)共摻矽、低折射指數聚合物，等等。摻雜有F之包層154可降低包層154之折射指數。此外，包層154包括低於核心152之折射指數，以便促進穿過低損耗色散限制光纖151傳播之複數個光子的全內反射。
在第3A圖及第4A圖中所描繪之實施例中，低損耗色散限制光纖151’、151’’包括單個核心152，然而，在其他實施例中，低損耗色散限制光纖151’、151’’可包括多個核心。在包括多個核心之實施例中，多個核心可為自旋的，並且低損耗色散限制光纖151可包括任何自旋組態，諸如，單向自旋組態、雙向自旋組態，等等。此外，在一些實施例中，低損耗色散限制光纖151’、151’’可包括階躍指數剖面、抛物線指數剖面、漸變指數剖面、三角形指數剖面，等等。
再次參照第3A圖及第3B圖，低損耗色散限制光纖151’之核心152可包括自約1.5 µm至約5 µm之半徑RCORE ，例如，2 µm至約4 µm、2.2 µm至約3 µm，等等。例如，2.23 µm、2.28 µm、2.3 µm、2.35 µm、2.4 µm、2.45 µm、2.5 µm、2.55 µm、2.58 µm、2.6 µm、2.65 µm、2.7 µm、2.75 µm、2.8 µm、2.85 µm、2.9 µm、2.95 µm，等等。低損耗色散限制光纖151’之核心152包括折射指數n1 ，及相對折射指數Δ1 (該相對折射指數Δ1 相對於純矽之折射指數ns 並且表示純矽與核心152之間之折射指數變化)。相對折射指數Δ1 包括(n1 — ns )/ns 。如上文所陳述，核心152可為純矽玻璃或摻雜有Cl或K或F之玻璃以用於低損耗。作為非限制性實例，相對折射指數Δ1 可自約-0.1至約0.2，等等，例如，-0.1、-0.05、0、0.05、0.1、0.15，等等。包層154包括折射指數n2 ，及相對折射指數Δ2 (該相對折射指數Δ2 相對於純矽之折射指數ns 並且表示純矽與核心152之間之折射指數變化)。相對折射指數Δ2 包括(n2 —ns )/ns 。此外，n2 > n1 ，並且Δ2 > Δ1 。作為非限制性實例，相對折射指數Δ2 可自約-0.4至約-0.7，等等，例如，-0.45、-0.5、-0.55、-0.6、-0.65，等等。
此外，低損耗色散限制光纖151’包括自約0.3至約0.8的核心152與包層154之間的相對折射指數變化Δ，其中Δ= Δ1 — Δ2 。 作為非限制性實例，折射指數變化Δ可自約0.4至約0.7、0.5至約0.65，等等，例如，0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75，等等。此外，在核心152、包層154或兩者中包括摻雜劑(例如，上升摻雜劑或下降摻雜劑)可改變核心152與包層154之間的相對折射指數，亦即，改變折射指數變化Δ 。如本文中所使用，「上升摻雜劑」意指傾向於升高相對於未摻雜之純SiO2 之折射指數的摻雜劑，並且「下降摻雜劑」意指傾向於降低相對於未摻雜之純SiO2 之折射指數的摻雜劑。
仍然參照第3A圖及第3B圖，低損耗色散限制光纖151’可包括約1200 nm或更小之截止波長，例如，1151 nm、1100 nm、1050 nm、1031 nm、1025 nm、1000 nm、975 nm、973 nm、950 nm、929 nm、925 nm、915 nm、911 nm、909 nm、905 nm、900 nm、875 nm、850 nm、825 nm、800 nm，等等。儘管不意欲受理論限制，但是截止波長為超出後在核心152內不再支援導引之高階模態並且核心152變為僅支援基礎模態的單模態核心的波長。在操作中，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’傳播時，低損耗色散限制光纖151’誘發自約6.5 µm至約10 µm之模態場直徑MFD，例如，約7 µm至約9.5 µm、7.5 µm至約9.0 µm、7 µm至約8.5 µm，等等，諸如，6 µm、6.5 µm、7 µm、7.5 µm、8 µm、8.5 µm、9 µm、9.5 µm、10 µm，等等。儘管不意欲受理論限制，但是模態場直徑MFD為低損耗色散限制光纖151’之核心152之基礎模態的光學強度分配之橫向程度。
此外，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’傳播時，色散限制光纖151’誘發自約30 µm2 至約70 µm2 之有效面積，例如，約35 µm2 至約60 µm2 、約40 µm2 至約55 µm2 、自約45 µm2 至約50 µm2 ，等等，諸如 30 µm2 、35 µm2 、40 µm2 、45 µm2 、50 µm2 、55 µm2 、60 µm2 、65 µm2 、70 µm2 、75 µm2 、80 µm2 ，等等。儘管不意欲受理論限制，但是有效面積為沿著低損耗色散限制光纖151’傳播之光之基礎模態的電場能量藉以分配在核心152內的橫剖面積。例如，單模態光纖之有效面積與核心152可在並不誘發非線性類型訊號償罰之情況下載送的最大能量有關。
仍然參照第3A圖及第3B圖，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’傳播時，低損耗色散限制光纖151’限制一或多個光子之色散的絕對色散率不大於9ps/(nm)km ，例如，約8.6ps/(nm)km 或更小、8.5ps/(nm)km 或更小、8ps/(nm)km 或更小、7.5ps/(nm)km 或更小、7ps/(nm)km 或更小、6.5ps/(nm)km 或更小、6ps/(nm)km 或更小、5.7ps/(nm)km 或更小、5.5ps/(nm)km 或更小、5ps/(nm)km 或更小、4.5ps/(nm)km 或更小、4.5ps/(nm)km 或更小、4ps/(nm)km 或更小、3.6ps/(nm)km 或更小、3.5ps/(nm)km 或更小、3ps/(nm)km 或更小、2.5ps/(nm)km 或更小、2ps/(nm)km 或更小、1.5ps/(nm)km 或更小、1.1ps/(nm)km 、 1ps/(nm)km 或更小、0.5ps/(nm)km 或更小、0.1ps/(nm)km 或更小，等等。儘管不意欲受理論限制，但是絕對色散率為光子脈衝藉以自脈衝中心103 (第2圖)向外擴散之速率，例如，光子脈衝之時間脈衝寬度之增大率。
此外，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’傳播時，低損耗色散限制光纖151’誘發自約0.05 ps/(nm 2 )km (亦即，0.05 ps/nm2. km)至約0.055 ps/(nm 2 )km的色散斜率，例如，約 0.051 ps/(nm 2 )km至約0.054 ps/(nm 2 )km，諸如，約0.0515 ps/(nm 2 )km、0.0516 ps/(nm 2 )km、0.0518 ps/(nm 2 )km、0.052 ps/(nm 2 )km、0.0521 ps/(nm 2 )km、0.0525 ps/(nm 2 )km、0.053 ps/(nm2 )km、0.0535 ps/(nm2 )km、0.0538ps/(nm2 )km ，等等。儘管不意欲受理論限制，但是色散斜率為絕對色散率隨波長改變之速率。對於寬波長窗範圍內之平坦色散而言，較小色散斜率可為期望的。此外，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’傳播時，低損耗色散限制光纖151’誘發約0.175 dB/km或更小之衰減率，例如，約0.17 dB/km或更小、約0.165 dB/km或更小，諸如，約0.16 dB/km、0.155 dB/km、0.15 dB/km、0.14 dB/km、0.13 dB/km、0.12 dB/km，等等。儘管不意欲受理論限制，但是衰減率為沿著低損耗色散限制光纖151’傳播之複數個光子的強度損耗(例如，光子損耗)率。
下文之表1及表2各自列出第3A圖及第3B圖之低損耗色散限制光纖151’之實例的屬性。
表1：
  低損耗色散限制光纖151’之第一實例 低損耗色散限制光纖151’之第二實例 低損耗色散限制光纖151’之第三實例
核心材料 純矽 純矽 純矽
相對折射 指數Δ1 0 0 0
相對折射 指數Δ2 -0.5 -0.55 -0.6
指數剖面 階躍 階躍 階躍
核心半徑RCORE (µm) 2.9 2.58 2.5
截止波長 (nm) 1031 948 972
模態場 1550 nm下之直徑(µm) 8.5 8.3 7.8
1550 nm下之有效面積(µm2 ) 53.8 51.1 45.4
1550 nm下之絕對色散率(ps/(nm)km) 8.6 5.7 3.6
1550 nm下之色散斜率(ps/(nm2 )km) 0.053 0.0518 0.0516
1550 nm下之衰減率 (dB/km) 0.17或更小 0.17或更小 0.17或更小
表2：
  低損耗色散限制光纖151’之第四實例 低損耗色散限制光纖151’之第五實例 低損耗色散限制光纖151’之第六實例
核心材料 純矽 摻雜氯之 矽 摻雜氯之 矽
相對折射 指數Δ1 0 0.1 0.15
相對折射 指數Δ2 -0.65 -0.5 -0.5
指數剖面 階躍 階躍 階躍
核心半徑RCORE (µm) 2.28 2.35 2.23
截止波長(nm) 929 911 909
模態場 1550 nm下之直徑(µm) 7.6 8.0 7.6
1550 nm下之有效面積(µm2 ) 42.8 47 43.4
1550 nm下之絕對色散率(ps/(nm)km) 0.1 1.1 -0.8
1550 nm下之色散斜率(ps/ (nm2 )km) 0.0521 0.0538 0.0530
1550 nm下之衰減率 (dB/km) 0.17或更小 0.17或更小 0.17或更小
現在參照第4A圖及第4B圖，示意性地描繪(第4A圖)和圖形地描繪(第4B圖)了包括包層環155之低損耗色散限制光纖151’’，該包層環155安置於包層154內、第一包層部分154a與第二包層部分154b之間。低損耗色散限制光纖151’’之核心152可包括自約1.5 µm至約5 µm之半徑RCORE ，例如，2 µm至約4 µm、2.2 µm 至約3 µm、2.2 µm 至約2.8 µm，等等，例如，2.23 µm、2.28 µm、2.3 µm、2.35 µm、2.4 µm、2.45 µm、2.5 µm、2.55 µm、2.58 µm、2.6 µm、2.65 µm、2.7 µm、2.75 µm、2.8 µm、2.85 µm、2.9 µm、2.95 µm，等等。低損耗色散限制光纖151’’之第一包層部分154a包括自第一包層部分154a與包層環155之界面量測的自約3 µm至約12 µm之半徑RCLAD ，例如，約4 µm至約10 µm、4.5 µm至8.8 µm，等等，諸如，3 µm、4 µm、4.5 µm、5 µm、6 µm、7 µm、8 µm、8.8 µm、9 µm、10 µm、11 µm、12 µm，等等。仍然參照第4A圖及第4B圖，低損耗色散限制光纖151’’之包層環155包括自包層環155與第二包層部分154b之界面量測的自約7 µm至約13 µm之半徑RRING ，例如，8 µm至約12 µm，以及約9 µm至約11.5 µm，等等，諸如，7 µm、7.5 um、8 µm、8.5 µm、9 µm、9.5 µm、10 µm、10.5 µm、11 µm、11.4 µm、11.5 µm、12 µm、12.5 µm、13 µm，等等。
仍然參照第4A圖及第4B圖，低損耗色散限制光纖151’’之核心152包括折射指數n1 及相對折射指數Δ1 (該相對折射指數Δ1 相對於純矽之折射指數ns 並且表示純矽與核心152之間之折射指數變化)。相對折射指數Δ1 包括(n1 — ns )/ns 。第一包層部分154a包括折射指數n2 及相對折射指數Δ2 (該相對折射指數Δ2 相對於純矽之折射指數ns 並且表示純矽與第一包層部分154a之間之折射指數變化)。相對折射指數Δ2 包括(n2 —ns )/ns 。包層環155包括折射指數n3 及相對折射指數Δ3 (該相對折射指數Δ3 相對於純矽之折射指數ns 並且表示純矽與包層環155之間之折射指數變化)。相對折射指數Δ3 包括(n3 — ns )/ns 。第二包層部分154b包括折射指數n4 及相對折射指數Δ4 (該相對折射指數Δ4 相對於純矽之折射指數ns 並且表示純矽與第二包層部分154b之間之折射指數變化)。相對折射指數Δ4 包括(n4 — ns )/ns 。
此外，n1 > n3 > n4 > n2 ，並且Δ1 > Δ3 > Δ4 > Δ2 。 如上文所陳述，核心152可為純矽玻璃或摻雜有Cl或K或F之玻璃以用於低損耗。作為非限制性實例，相對折射指數Δ1 可自約-0.1至約0.2，例如，-0.1、-0.05、0、0.05、0.1、0.15，等等。第一包層部分154a、包層環155及第二包層部分154b可各自包括摻雜有F之玻璃(例如，矽玻璃)以用於降低其各自之折射指數。作為非限制性實例，相對折射指數Δ2 可自約-0.2至約-0.7，等等，例如，-0.25、0.3、0.35、-0.45、-0.5、-0.55、-0.6、-0.65，等等。作為非限制性實例，相對折射指數Δ3 可自約-0.1至約-0.5，等等，例如，-0.15、-0.2、-0.25、-0.3、-0.35、-0.4、-0.45，等等。作為非限制性實例，相對折射指數Δ4 可自約-0.2至約-0.6，等等，例如，-0.25、0.3、0.35、-0.45、-0.5、-0.55、-0.6，等等。
低損耗色散限制光纖151’’包括自約0.2至約0.6的核心152與第一包層部分154a之間之折射指數變化Δ’，其中Δ’ = Δ1 — Δ2 。在一些實施例中，折射指數變化Δ’可自約0.4至約0.5，例如，0.25、0.3、0.35、0.4、0.41、0.43、0.45、0.47、0.49、5、5.5，等等。低損耗色散限制光纖151’’亦包括自約0至約0.2的第一包層部分154a與包層環155之間之折射指數變化Δ’’ (亦即，包層環155之折射指數可高於第一包層部分154a之折射指數)，其中Δ’’ = Δ3 — Δ2 。在一些實施例中，折射指數變化Δ’’可為約0.02、0.05、0.1、0.12、0.15、0.18，等等。此外，低損耗色散限制光纖151’’包括自約0至約0.1的第一包層部分154a與第二包層部分154b之間之折射指數變化Δ’’’ (亦即，第二包層部分154b之折射指數可高於第一包層部分154a之折射指數)，其中Δ’’’ = Δ4 — Δ2 。在一些實施例中，折射指數變化Δ’’’可為約-0.02、-0.04、-0.05、-0.1，等等。
低損耗色散限制光纖151’’可包括約1600 nm或更小、1500 nm或更小、1350 nm或更小，等等之截止波長，例如，1550 nm、1516 nm、1500 nm、1464 nm、1450 nm、1403 nm、1400 nm、1384 nm、1350 nm、1300 nm、1250 nm、1200 nm、11150 nm、1100 nm、1050 nm、1000 nm、950 nm、900 nm、850 nm、800 nm，等等。此外，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’’傳播時，低損耗色散限制光纖151’’誘發包括約1550 nm之波長之光子的自約8 µm至約12 µm之模態場直徑，例如，約 9 µm至約11 µm、9.5 µm至約10.5 µm，等等，諸如，8 µm、8.5 µm、9 µm、9.5 µm、9.9 µm、10 µm、10.1 µm、10.2 µm、10.5 µm、11 µm、11.5 µm、12 µm，等等。
此外，在一些實施例中，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’’傳播時，低損耗色散限制光纖151’’誘發自約50 µm2 至約100 µm2 、60 µm2 至約90 µm2 、70 µm2 至約80 µm2 ，等等之有效面積，諸如，50 µm2 、55 µm2 、60 µm2 、65 µm2 、70 µm2 、73.5 µm2 、74.3 µm2 、75 µm2 、76.8 µm2 、78.7 µm2 、80 µm2 、85 µm2 、90 µm2 、95 µm2 、100 µm2 ，等等。此外，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’’傳播時，低損耗色散限制光纖151’’誘發以約9ps/(nm)km 或更小之絕對色散率的色散，例如，約8.6 ps/(nm)km或更小、8.5 ps/(nm)km或更小、8 ps/(nm)km或更小、7.5 ps/(nm)km或更小、7 ps/(nm)km或更小、6.5 ps/(nm)km或更小、6 ps/(nm)km或更小、5.7 ps/(nm)km或更小、5.5 ps/(nm)km或更小、5 ps/(nm)km或更小、4.5 ps/(nm)km或更小、4.5 ps/(nm)km或更小、4 ps/(nm)km或更小、3.8 ps/(nm)km、3.6 ps/(nm)km或更小、3.5 ps/(nm)km或更小、3 ps/(nm)km或更小、2.5 ps/(nm)km或更小、2 ps/(nm)km或更小、1.5 ps/(nm)km或更小、1.1 ps/(nm)km、1 ps/(nm)km或更小、0.5 ps/(nm)km或更小、0.1 ps/(nm)km或更小，等等。
在一些實施例中，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’’傳播時，低損耗色散限制光纖151’’誘發以自約0.05 ps/(nm 2 )km至約0.1 ps/(nm 2 )km、0.055 ps/(nm 2 )km至約0.085 ps/(nm 2 )km，或等等之色散斜率的色散，諸如，約0.0525 ps/(nm 2 )km、0.055 ps/(nm 2 )km、0.0564 ps/(nm 2 )km、0.0575 ps/(nm 2 )km、0.06 ps/(nm 2 )km、0.0625 ps/(nm 2 )km、0.0645 ps/(nm 2 )km、0.065 ps/(nm 2 )km、0.0675 ps/(nm 2 )km、0.0676 ps/(nm 2 )km、0.07 ps/(nm 2 )km、0.0725 ps/(nm 2 )km、0.075 ps/(nm 2 )km、0.0775 ps/(nm 2 )km、0.08 ps/(nm 2 )km、0.0825 ps/(nm 2 )km、0.0834 ps/(nm 2 )km、0.085 ps/(nm 2 )km，等等。
此外，當包括約1550 nm之波長的一或多個光子沿著低損耗色散限制光纖151’’傳播時，低損耗色散限制光纖151’’誘發以約0.175 dB/km或更小之衰減率的衰減，例如，0.17 dB/km或更小、約0.165 dB/km或更小，諸如，約0.16 dB/km、0.155 dB/km、0.15 dB/km、0.14 dB/km、0.13 dB/Km、0.12 dB/km，等等。
下文之表3列出實例低損耗色散限制光纖151’’的屬性。
表3：
  低損耗色散限制光纖151’之第一實例 低損 耗色散限制光纖151’’之第二實例 低損耗色散限制光纖151’之第三實例 低損耗色散限制光纖151’之第四實例
核心材料 摻雜氯之 矽 摻雜氯之 矽 摻雜氯之 矽 摻雜氯之 矽
相對 折射指數 Δ1 0.15 0.15 0.15 0.15
相對 折射指數 Δ2 -0.28 -0.28 -0.3 -0.34
相對 折射指數 Δ3 -0.15 -0.16 -0.15 -0.34
相對 折射指數 Δ4 -0.28 -0.28 -0.3 -0.4
指數剖面 階躍 階躍 階躍 階躍
核心半徑 RCORE (µm) 2.8 2.8 2.7 2.2
第一包層 部分半徑 RCLAD (µm) 8 8.8 4.5 8
包層環 半徑RRING (µm) 11 11.4 11 9
截止 波長(nm) 1516 1403 1464 1384
模態場 1550 nm下之直徑(µm) 10.2 9.9 10.1 9.9
1550 nm下之有效面積( µm2) 78.7 73.5 76.8 74.3
1550 nm下之絕對色散率(ps/ (nm)km) 3.8 4.5 3.8 3.5
1550 nm下之色散斜率(ps/ (nm2 )km) 0.0645 0.0564 0.0676 0.0834
1550 nm下之衰減率(dB/km) 0.17或更小 0.17或更小 0.17或更小 0.17或更小
參照第1圖，量子通訊系統100之量子密鑰生成系統101經組態以在並無光子纏結之情況下傳播量子密鑰位元資訊，並且包括使用上文所描述之低損耗色散限制光纖151中之一或多者光學地耦接至光子偵測器單元140的光激量子位元生成器120。並有低損耗色散限制光纖151可增大量子密鑰生成系統101之量子密鑰位元率，因為低損耗色散限制光纖151誘發穿過低損耗色散限制光纖151傳播之光子的低絕對色散率及低衰減率。
低損耗色散限制光纖151並不要求色散補償。根據一個實施例，光激量子位元生成器與光子偵測器單元之間並不坐置色散補償光纖(例如，並無色散補償光纖耦接至低損耗色散限制光纖)。根據一個實施例，強度調變器(intensity modulator; IM) 124、124’與射束分離器射束174之間並不坐置色散補償光纖。
此外，如第1圖中所展示，在此實施例中，光激量子位元生成器120與光子偵測器單元140之間並不坐置單模態光學傳輸光纖(諸如，例如，可購自紐約州康寧市(Corning NY)康寧公司(Corning Incorporated)的SMF-28®光纖或SMF-28®超光纖。因此，低損耗色散限制光纖151並不耦接至典型單模態傳輸光纖，因此並不預補償由此類傳輸光纖引入至量子通道的色散。亦即，如第1圖中所展示之實施例所展示，損耗色散限制光纖151無需耦接至單模態光學傳輸光纖，並且並不用於提供針對此類光學傳輸光纖的色散補償。替代典型單模態傳輸光纖(諸如，SMF-28®)，利用第1圖之實施例中之低損耗色散限制光纖151，引入極低色散位準至量子密鑰生成系統中，因此並不要求耦接至色散補償光纖以補償由光纖151誘發之色散。
舉例而言，如第1圖中所展示，光激量子位元生成器120與光子偵測器單元140之間並不坐置光學傳輸光纖(諸如，例如，SMF-28®光纖或SMF-28®超光纖)。另外，例如，如第1圖中所展示，強度調變器(IM) 124、124’與射束分離器174之間並不坐置光學傳輸光纖(諸如，例如，SMF-28®光纖或SMF- 28®超光纖)。根據一個實施例，光激量子位元生成器120與光子偵測器單元140之間並不坐置耦接至低損耗光學低色散光纖的光學傳輸光纖。根據一個實施例，量子通訊系統進一步包括強度調變器及射束分離器，以使得強度調變器與射束分離器之間並不坐置光學傳輸光纖。
典型光學傳輸單模態光纖具有(或產生)約1550 nm波長下至少18ps/(nm)km 的色散。典型低損耗單模態傳輸光纖甚至具有更大色散。根據一個實施例，低損耗色散限制光纖151並不耦接至： (i) 具有至少18ps/(nm)km 之色散的單模態光學傳輸光纖(通過VA 158)；及/或 (ii) 誘發約1550 nm之波長下0.185 dB/km或更大之衰減的單模態光學傳輸光纖。
量子密鑰生成系統101之光激量子位元生成器120可包括光子生成器122，該光子生成器122包括光學地耦接強度調變器(intensity modulator; IM) 124的雷射122A。光激量子位元生成器120之雷射122A可經組態以以高(原始資料)位元率輸出大量光子。光子生成器122可包括光學地耦接至選用非線性晶體122B的雷射122A。此外，光子生成器122可在結構上經組態以提供具有任何波長λ之光子，例如，介於約800與約1800 nm之間，例如，介於約1530 nm與約1565 nm之間、約1545 nm及約1555 nm，或約1550 nm。量子密鑰生成系統101之光子偵測器單元140可包括一或多個單光子偵測器140A、140B，諸如，例如，一或多個單光子偵測器SPDD (例如，超導奈米線單光子偵測器)、碳奈米線偵測器，等等。在操作中，量子密鑰生成系統101可執行任何已知或尚待研發之基於無纏結之量子通訊協定，諸如，BB84協定、E91協定，等等。
仍然參照第1圖，量子密鑰生成系統101可進一步包括光學地耦接至光激位元生成器120的衰減器158，例如，定位於光激量子密鑰位元生成器120與光子偵測器單元140之間並且光學地耦接。衰減器158在結構上經組態以使由光激量子位元生成器120輸出之複數個光子(亦即，光子脈衝)的子集衰減。
如第1圖中所展示，量子密鑰生成系統101可進一步包括光學地耦接至雷射122A的選用光譜濾光器180。選用光譜濾光器180減小由雷射122A生成之光子脈衝的光譜寬度後光子脈衝才耦接至低損耗色散限制光纖151，從而使得光子脈衝在低損耗色散限制光纖151內傳播時量子通訊系統100對色散較不敏感(脈衝變寬及/或脈衝之間重疊)。光譜濾光器180可為(例如)0.2 nm至0.5 nm之狹窄帶通(光譜)寬度的帶通濾光器。舉例而言，光譜濾光器180可為0.2 nm、0.25 nm、0.275 nm、0.3 nm、0.4 nm或0.5 nm帶通濾光器。光激量子密鑰生成器120可進一步包括干涉計，例如，米科爾森(Michelsen)干涉計132。Michelsen干涉計132包括兩個法拉第(Faraday)鏡子(FM) 132A、132B，並且將由雷射122A提供之每一輸入光子脈衝分離為兩個相鄰光子脈衝(其中每一相鄰光子脈衝含有多個光子)。在一些實施例中，Michelsen干涉計可將由雷射122A提供之每一光子脈衝分離為時間差(在時間上)間隔開25 ps至1000 ps的一對光子脈衝，例如，間隔開50 ps至500 ps、30 ps至100 ps、50 ps至500 ps、100 ps至500 ps、間隔開50 ps至250 ps、間隔開50 ps至150 ps (例如，間隔開30 ps、40 ps、50 ps、60 ps、70 ps、75 ps、100 ps，或150 ps，或200 ps、250 ps，或300 ps，或400 ps，或500 ps，或其間值)。在一些實施例中，由Michelsen干涉計提供之該對光子脈衝時間差(在時間上)間隔開50 ps至100 ps。
根據一個實施例，低損耗色散限制光纖具有核心及圍繞核心之包層，並且在結構上經組態以限制具有約1550 nm之波長之光子脈衝以約5ps/(nm)km (亦即，5ps/nm . km)或更小之絕對色散率的色散，例如，1ps/(nm)km 至5ps/(nm)km ，並且量子通訊系統100並不包括選用光譜濾光器180。舉例而言，根據一個實施例，低損耗色散限制光纖在結構上經組態以限制具有約1550 nm之波長之光子脈衝以約5ps/(nm)km (亦稱作5ps/nm . km)或更小之絕對色散率的色散，並且量子通訊系統並不包括光學地耦接至雷射或至光子生成器的光譜濾光器。另外，例如，根據一些實施例，量子通訊系統並不包括坐置於光激量子位元生成器內部之光譜濾光器。
在第1圖中所展示之量子通訊系統100的實施例中，為了提供安全通訊以及呈現無效之潛在相干攻擊，所有光子脈衝具有隨機之相對相位。此可例如藉由使用相位隨機化雷射來達成。舉例而言，在此實施例中，雷射122A為以2.5 GHz脈動之相位隨機化雷射。可藉由在脈衝之間關斷雷射電流來例如達成相位隨機性。然而，雷射脈衝率可(例如)介於1.5 GHz與25 GHz之間(例如，介於1.5 Ghz與10 GHz，或介於2 Ghz與10 GHz，或介於2 GHz與5 GHz之間)。亦可採用其他技術來隨機化相對脈衝率。亦可利用其他方法來提供脈衝相位隨機化。
一種編碼光子脈衝之多個量子狀態的方式為使用強度調變器IM 124。在一些實施例中，量子位元狀態(亦即，光子脈衝之量子位元狀態或量子狀態)及脈衝振幅由FPGA 202 (場可程式化閘陣列，或類似裝置)隨機選擇，例如藉由使用偽隨機數生成器。替代地，可替代FPGA 202而利用ASIC、PSoC (可程式化系統單晶片)或其他類似裝置。因此，在此類實施例中，IM 124由FPGA、ASIC、PSoc或由其他類似裝置控制。因此，FPGA或類似類似裝置控制由IM 124產生之振幅變化。FPGA、ASIC、PSoC或其他類似裝置可例如坐置在服務通道200中。
舉例而言，FPGA 202提供非常高之速度(非常快之速率)輸出至數位類比轉換器DAC 203。來自FPGA 202之多個輸出(例如，三個或四個)鏈接至DAC 203，該DAC 203生成用於驅動強度調變器IM 124之脈衝(例如，射頻)。選用放大器201 (例如，RF訊號放大器)坐置於強度調變器124與DAC 203之間，並且放大由DAC提供至IM 124的脈衝。舉例而言，可使用在第1圖中所展示之強度調變器IM 124編碼三個狀態。除了強度調變器，例如利用誘餌狀態之其他相位編碼實現方式可要求相位調變器(未展示)。強度調變器IM 124 (例如，鈮酸鋰(LiNbO3)強度調變器)調變離開干涉計之脈衝的強度，然後提供經調變之脈衝至光學衰減器158 (例如，可變衰減器VA)。
強度調變器IM 124接收由Michelsen干涉計提供之分離後的光子脈衝102、104，根據自DAC 203接收之訊號使其強度衰減，然後經由光學衰減器158將經衰減之分離後的光子脈衝102’、104’提供至低損耗色散限制光纖151。儘管強度調變器124控制脈衝之強度，以便提供所要求之脈衝振幅至可變衰減器158，離開IM 124之每一脈衝功率對應於複數個光子(亦即，上百或甚至上千光子)所提供之功率。隨後，光學衰減器158將光子脈衝之功率限制至期望之平均光子數(例如，至單光子位準)。
更特定而言，由雷射122a提供之光子脈衝穿過選用光譜濾光器，然後穿過Michelsen干涉計132。Michelsen干涉計132可為非平衡光纖光學Michelsen干涉計(例如，具有路徑長度不等之兩個臂件A、B的干涉計)，該非平衡光纖光學Michelsen干涉計將每一光子脈衝分離為彼此相干之兩個相鄰光子脈衝P1、P2並且在兩個相鄰光子脈衝之間引入延遲(時間間隔)。(Michelsen干涉計自單個輸入脈衝創建在時間上間隔開兩個臂件之間的光學路徑差值除以光速的一對脈衝102、104)。脈衝102、104之間之時間間隔取決於干涉計132之兩個臂件A、B之間的長度之差異。在第1圖中所展示之實施例中，干涉計臂件中之一者裝設有經構造以調整干涉計相位的壓電光纖伸張器135。此調整有助於通過補償諸如溫度改變等環境波動來改進量子密鑰分配系統。舉例而言，壓電光纖伸張器135可耦接至量子密鑰生成系統101內感測溫度波動等之控制器(未展示)，並且發送訊號至壓電光纖伸張器以調整光纖光學Michelsen干涉計132之臂件B之光纖的長度。
耦接至強度調變器124之衰減器158 (例如，可變衰減器VA 158’)使訊號(亦即，光子脈衝102、104)衰減，以便設置射出訊號(光子脈衝102’、104’)之期望平均光子數目。衰減器158定位於光激量子密鑰位元生成器120與光子偵測器單元140之間並且光學地耦接。衰減器158在結構上經組態以使由光激量子位元生成器120輸出之複數個光子的子集衰減。量子密鑰生成系統101亦可包括各自定位於衰減器158與光子偵測器單元140之間並且光學地耦接的其他部件。該等部件中之每一者可光學地耦接至相鄰定位之光學部件，並且藉此使用上文所描述之低損耗色散限制光纖151光學地耦接至光激密鑰位元生成器120及光子偵測器單元140。
如上文所陳述，相對於第2圖，低損耗色散限制光纖151可經組態以使沿著低損耗色散限制光纖151傳播之光子脈衝的時間脈衝寬度最佳化。再次參照第1圖，沿著低損耗色散限制光纖151傳播之光子的時間脈衝寬度使由光子偵測器單元140接收之兩個光子包括相同或類似之時間脈衝寬度。在一些實施例中，低損耗色散限制光纖151具有核心長度L，其中L>2000 km。在一些實施例中，低損耗色散限制光纖151具有核心長度L，其中L>100 km，或L>150 km，或L>200 km (例如，100 km至1000 km、200 km至1000 km，或300 km至1000 km，或300 km至600 km，或400 km至700 km)。特定而言，損耗色散限制光纖151 (例如，第3A圖及第3B圖之損耗色散限制光纖151’，及第4A圖及第4B圖之損耗色散限制光纖151’’)經組態以使得由一或多個光激量子位元生成器120輸出之複數個光子的量子密鑰位元資訊能夠以至少10 Gbit/sec之位元率(亦即，原始資料位元率)在一或多個光子偵測器單元140處接收，例如，20 Gbit/sec、30 Gbit/sec、40 Gbit/sec、50 Gbit/sec、75 Gbit/sec、100 Gbit/sec、150 Gbit/sec、200 Gbit/sec、250 Gbit/sec，或500 Gbit/sec。此原始資料位元率對應於量子密鑰生成系統之至少10 Kbit/sec的密鑰速率。
仍然參照第1圖，量子密鑰生成系統101進一步包括光學地耦接至光子偵測器單元140及低損耗色散限制光纖151的射束分離器(BS) 174，以使得低損耗色散限制光纖151沿著光學路徑172坐置於光激量子位元生成器120與光子偵測器單元140之間。在操作中，包括量子密鑰位元之複數個光子脈衝橫過低損耗色散限制光纖151，以使得光子脈衝入射至射束分離器174上之後才被路由至光子偵測器單元140。亦即，穿過低損耗色散限制光纖151傳播之光子橫過射束分離器174之後才被光子偵測器140偵測到。在第1圖中所展示之實施例中，光子偵測器單元140包括一對光子偵測器，亦即，第一光子偵測器140A及光學地耦接至干涉計142 (例如，非平衡Michelsen干涉計142’)以與干涉計132相同之延遲)的第二光子偵測器140B。自動反饋迴路使兩個干涉計132、142之間的相對相位穩定。
射束分離器174將光學路徑172分離為複數個光學路徑，例如，光學路徑172A及172B。在第1圖中所展示之實施例中，SPD (單光子偵測器) 140A偵測沿著光學路徑272A傳播之光子，而穿過其他光學路徑172B傳播之光子被提供在干涉計142上。仍然參照第1圖，第一光子偵測器140A及第二光子偵測器140B在結構上經組態以接收由光激量子位元生成器120生成之可量測粒子(亦即，光子脈衝)。更具體而言，每一光子偵測器單元140A、140B量測可量測粒子之粒子性質(光子脈衝之相位或脈衝之間的時間間隔)。
在此實施例中，非平衡Michelsen干涉計142’將每一光子脈衝分離為兩個脈衝，其中每一脈衝被提供至個別Faraday鏡子(FM) 142A、142B。隨後，所反射之脈衝由干涉計142組合並且提供至單光子偵測器140B以供偵測。光子偵測器140A、140B可包括一或多個低雜訊光子二級體及/或一或多個單光子偵測器，諸如，例如，一或多個超導奈米線單光子偵測器。然而，涵蓋安置於量子密鑰生成系統101中之偵測器的任何組合。
在此實施例中，粒子性質為相位。然而，在其他實施例中，粒子性質可包括任何量子資訊。舉例而言，在其他實施例中，粒子性質可包括任何可量測量子性質粒子、線性極化、圓形極化、自旋、平移動量、軌道角動量，等等。由每一光子偵測器140A、140B量測之粒子性質可轉換為量子密鑰位元。每一量子密鑰位元可包括二進制位元，例如，「1」位元或「0」位元。在一些實施例中，由每一光子偵測器140A、140B量測之粒子性質可包括使得在每一光子偵測器處生成之每一量子密鑰位元包括匹配二進制位元的粒子性質。舉例而言，當光子偵測器140A量測包括「0」位元之性質時，光子偵測器140B亦可量測包括「0」位元之性質。在其他實施例中，由每一光子偵測器單元140A、140B量測之粒子性質包括使得在每一光子偵測器處生成之每一量子密鑰位元包括相反之二進制位元的正交粒子性質。舉例而言，當光子偵測器140A量測包括「0」位元之正交性質時，光子偵測器140B亦量測包括「1」位元之正交性質。
此外，在操作中，複數個迭代轉換之量子密鑰位元可在每一光子偵測器140A、140B處形成量子密鑰。舉例而言，每一光子偵測器140A、140B可將所接收之量子密鑰位元迭代地轉換為二進制位元之集合，以使得每一光子偵測器140A及140B可接收與由其他光子偵測器140A、140B接收之量子密鑰相關的量子密鑰。此允許量子密鑰用作密碼密鑰，以使得發送器與接收器之間經由典型通訊通道(例如，第1圖之通訊網路190之訊號通道195)的通訊可用量子密鑰加密。另外，一些實施例可包括電子儲存裝置，該等電子儲存裝置通訊地耦接至光子偵測器單元140A、140B並且在結構上經組態以電子地儲存量子密鑰位元。在其他實施例中，光子偵測器單元140可在結構上經組態以電子地儲存量子密鑰。
本文所揭示之技術之主要應用為至少部分地歸因於量子通訊之本質及力學而通訊量子密鑰位元資訊。然而，如可自上文揭示內容所理解，亦可經由本文所揭示之技術通訊其他及/或附加資訊，並且本文相對於量子密鑰位元資訊之通訊的申請專利範圍及揭示內容可一般化至資訊及量子資訊之通訊。
出於描述及界定本發明技術之目的，應注意，本文中提及變數為參數或其他變數之「函數」並非意欲表示該變數排他性地為所列參數或變數之函數。相反，本文中提及作為所列參數之「函數」的變數意欲為開放式的，以使得變數可為單個參數或複數個參數的函數。
亦應注意，本文中對「至少一個」部件、元件等之表述不應用於產生如下推斷：冠詞「一」或「一個」之替代使用應受限於單個部件、元件等。
應注意，本文中對本揭示案之部件以特定方式「經組態」以實現特定性質，或以特定方式起作用的表述為結構表述，與預期用途之表述相反。更具體而言，本文中提及部件「經組態」之方式表示部件之現有物理狀況，因而視為部件之結構特徵之確定表述。
出於描述及界定本發明技術之目的，應注意，本文中利用術語「實質上」及「約」來代表可歸因於任何定量比較、值、量測或其他表示之不確定性的固有程度。本文中亦使用術語「實質上」及「約」來代表定量表示在並不導致所討論之標的之基本功能有所變化之情況下可自所陳述之參照變化的程度。
已經詳細並且參照本揭示案之具體實施例描述本揭示案之標的，應注意，本文所揭示之各種詳情不應視為暗示該等詳情與作為本文中所描述之各種實施例之基本部件的元件相關，甚至在附隨本描述內容之圖式中之每一圖式中例示特定元件的情況下。此外，很明顯在不偏離本揭示案之範疇之情況下各種修改及變體為可行的，包括，但不限於，附隨申請專利範圍中所界定之實施例。更具體而言，儘管本揭示案之一些態樣在本文中識別為較佳或尤其有利的，但是應瞭解，本揭示案不必限於該等態樣。
應注意，以下申請專利範圍中之一或多項利用將術語「其中」用作過渡短語。出於界定本發明技術之目的，應注意，此術語在申請專利範圍中引入為用於引入一系列結構特徵之表述的開放式過渡短語，並且應以類似方式解譯為更常用之開放式前置術語「包括」。
100:量子通訊系統 101:量子密鑰生成系統 102:第一光子脈衝 102’:光子脈衝 103:脈衝中心 104:第二光子脈衝 104’:光子脈衝 105:脈衝中心 120:光激量子位元生成器 122:光子生成器 122A:雷射 122B:雷射 124:強度調變器(IM) 124’:強度調變器(IM) 132:干涉計 132A:法拉第(Faraday)鏡子(FM) 132B:法拉第(Faraday)鏡子(FM) 135:壓電光纖伸張器 140:光子偵測器單元 140A:光子偵測器單元 140B:光子偵測器單元 142:非平衡Michelsen干涉計 142’:非平衡Michelsen干涉計 142A:法拉第(Faraday)鏡子(FM) 142B:法拉第(Faraday)鏡子(FM) 151:色散限制光纖 151’:色散限制光纖 151’’:色散限制光纖 152:核心 154:包層 154a:第一包層部分 154b:第二包層部分 155:包層環 156:外包層表面 158:衰減器 158’:衰減器 172:光學路徑 172A:光學路徑 172B:光學路徑 174:射束分離器 180:光譜濾光器 190:通訊網路 192:訊號生成器 194:訊號接收器 195:訊號通道 200:服務通道 201:選用放大器 202:FPGA 203:數位類比轉換器DAC DP:脈衝間隔距離 WP1:時間脈衝寬度 WP2:時間脈衝寬度 n1:折射指數 n2:折射指數 RCORE:核心半徑 RCLAD:半徑 RRING:半徑
本揭示案之具體實施例之以下詳細描述在結合附隨圖式閱讀時可最佳地理解，其中類似結構以類似元件符號指示，其中：
第1圖示意性地描繪了根據本文所展示及描述之一或多個實施例的包括量子密鑰生成系統及通訊網路之量子通訊系統；
第2圖示意性地描繪了根據本文所展示及描述之一或多個實施例的一對光子脈衝；
第3A圖示意性地描繪了根據本文所展示及描述之一或多個實施例的第1圖之低損耗色散限制光纖之實施例的橫剖面圖；
第3B圖圖形地描繪了根據本文所展示及描述之一或多個實施例的作為第3A圖之低損耗色散限制光纖之半徑之函數的折射指數；
第4A圖示意性地描繪了根據本文所展示及描述之一或多個實施例的第1圖之低損耗色散限制光纖之另一實施例的橫剖面圖；
第4B圖圖形地描繪了根據本文所展示及描述之一或多個實施例的作為第4A圖之低損耗色散限制光纖之半徑之函數的折射指數。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:量子通訊系統
101:量子密鑰生成系統
102:第一光子脈衝
102’:光子脈衝
104:第二光子脈衝
104’:光子脈衝
120:光激量子位元生成器
122:光子生成器
122A:雷射
122B:雷射
124:強度調變器(IM)
124’:強度調變器(IM)
132:干涉計
132A:法拉第(Faraday)鏡子(FM)
132B:法拉第(Faraday)鏡子(FM)
135:壓電光纖伸張器
140:光子偵測器單元
140A:光子偵測器單元
140B:光子偵測器單元
142:非平衡Michelsen干涉計
142’:非平衡Michelsen干涉計
142A:法拉第(Faraday)鏡子(FM)
142B:法拉第(Faraday)鏡子(FM)
151:色散限制光纖
158:衰減器
158’:衰減器
172:光學路徑
172A:光學路徑
172B:光學路徑
174:射束分離器
180:光譜濾光器
190:通訊網路
192:訊號生成器
194:訊號接收器
195:訊號通道
200:服務通道
201:選用放大器
202:FPGA
203:數位類比轉換器DAC

Claims (30)

  1. 一種量子通訊系統，包括：一量子密鑰生成系統，該量子密鑰生成系統包括一光激量子位元生成器、一低損耗色散限制光纖及一光子偵測器單元；以及一通訊網路，該通訊網路包括一訊號生成器、一訊號通道及一訊號接收器；其中：該光激量子位元生成器與該光子偵測器單元之間並不坐置耦接至該低損耗色散限制光纖的色散補償光纖；且該低損耗色散限制光纖在該光激量子位元生成器與該光子偵測器單元之間延伸並且光學地耦接，該低損耗色散限制光纖具有一介於200km與1000km之間之長度L；且其中該光激量子位元生成器在結構上經組態以輸出各自包括量子密鑰位元資訊之複數個光子；該光子偵測器單元在結構上經組態以接收該複數個光子之該量子密鑰位元資訊；該訊號通道在該訊號生成器與該訊號接收器之間延伸並且通訊地耦接；該訊號生成器在結構上經組態以輸出一包括一或多個訊號位元之訊號；該訊號接收器通訊地耦接至該光子偵測器單元，並且在結構上經組態以在接收到該訊號時比較該一或 多個訊號位元與該量子密鑰位元資訊；以及該低損耗光學低色散光纖包括一核心及一圍繞該核心之包層，並且在結構上經組態以限制一具有一約1550nm之波長之光子脈衝以一約9ps/(nm)km或更小之絕對色散率的色散，並且誘發該包括該約1550nm之波長之光子以一約0.175dB/km或更小之衰減率的衰減，以使得由該光激量子位元生成器輸出之該複數個光子的該量子密鑰位元資訊能夠以一至少10Gbit/sec之位元率在該光子偵測器單元處接收。
  2. 如請求項1所述之量子通訊系統，其中該核心包括矽玻璃，且該低損耗色散限制光纖具有下述至少一者：(i)一自約7.5μm至約9.0μm之模態場直徑；(ii)一自約40μm2至約55μm2之有效面積；(iii)一自約0.051ps/(nm 2 )km至約0.054ps/(nm 2 )km之色散斜率；(iv)一約1200nm或更小之截止波長。
  3. 請求項1所述之量子通訊系統，其中該核心包括矽玻璃，且該核心之該矽玻璃係摻雜有K、Cl、F、或其之一組合。
  4. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一階躍指數剖面。
  5. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一抛物線指數剖面。
  6. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該核心包括一自約2.2μm至約3μm的半徑。
  7. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖之該核心包括一自約-0.1至約0.2的相對折射指數△1，其中：△1包括(n 1 -n s )/n s ；n 1 包括該核心之一折射指數；以及n s 包括純矽之一折射指數。
  8. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖之該包層包括一自約-0.4至約-0.7的相對折射指數△ 2 ，其中：△ 2 包括(n 2 -n s )/n s ；n 2 包括該包層之一折射指數；以及n s 包括純矽之一折射指數。
  9. 如請求項1或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一約1200nm或更小之截止波長。
  10. 如請求項1或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一自約7.5μm至約9.0μm之模態場直徑。
  11. 如請求項1或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一自約40μm2至約55μm2之有效面積。
  12. 如請求項1或3所述之量子通訊系統，其 中該低損耗色散限制光纖包括一自約0.051ps/(nm 2 )km至約0.054ps/(nm 2 )km之色散斜率。
  13. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該包層包括一第一包層部分、一第二包層部分，以及一安置於該第一包層部分與該第二包層部分之間的包層環。
  14. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該核心包括一自約2.2μm至約2.8μm之半徑。
  15. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖之該核心包括一自約-0.1至約0.2的相對折射指數△1，其中：△1包括(n 1 -n s )/n s ；n 1 包括該核心之一折射指數；以及n s 包括純矽之一折射指數。
  16. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖之該第一包層部分包括一自約-0.2至約-0.7的相對折射指數△2，其中：△2包括(n2-n s )/n s ；n 2 包括該第一包層部分之一折射指數；以及n s 包括純矽之一折射指數。
  17. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖之該包層環包括一自約-0.1至約-0.5的相對折射指數△3，其中： △3包括(n3-n s )/n s ；n 3 包括該包層環之一折射指數；以及n s 包括純矽之一折射指數。
  18. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖之該第二包層部分包括一自約-0.2至約-0.6的相對折射指數△4，其中：△4包括(n4-ns)/ns；n4包括該第二包層部分之一折射指數；以及ns包括純矽之一折射指數。
  19. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一約1500nm或更小之截止波長。
  20. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一自約9.5μm至約10.5μm之模態場直徑。
  21. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一自約70μm2至約80μm2之有效面積。
  22. 如請求項13所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一自約0.055ps/(nm 2 )km至約0.085ps/(nm 2 )km之色散斜率。
  23. 如請求項1所述之量子通訊系統，其中該量子密鑰生成系統進一步包括一衰減器，該衰減器光 學地耦接至該光激量子位元生成器並且在結構上經組態以使由該光激量子位元生成器輸出之該複數個光子的一子集衰減。
  24. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該光子偵測器單元包括一單光子偵測器。
  25. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖在結構上經組態以使得由該光激量子位元生成器輸出之該複數個光子的該量子密鑰位元資訊能夠以一至少50Gbit/sec之位元率在該光子偵測器單元處接收。
  26. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖在結構上經組態以使得由該光激量子位元生成器輸出之該複數個光子的該量子密鑰位元資訊能夠以一100Gbit/sec之位元率在該光子偵測器單元處接收。
  27. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，其中該低損耗色散限制光纖包括一核心及一圍繞該核心之包層，並且在結構上經組態以限制一具有一約1550nm之波長之光子脈衝以一約5ps/(nm)km或更小之絕對色散率的色散。
  28. 如請求項26所述之量子通訊系統，進一步包括強度調變器及該射束分離器，以使得該強度調變器與該射束分離器之間並不坐置光學傳輸光纖。
  29. 如請求項26所述之量子通訊系統，其中該 光激量子位元生成器與該光子偵測器單元之間並不坐置耦接至該低損耗色散限制光纖的光學傳輸光纖。
  30. 如請求項1、2或3所述之量子通訊系統，進一步包括一雷射及一光學地耦接至該雷射之光譜濾光器，該光譜濾光器為一具有0.2nm至0.5nm之帶通寬度的帶通濾光器。
TW108143159A 2018-11-27 2019-11-27 具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統 TWI831878B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862771711P 2018-11-27 2018-11-27
US62/771,711 2018-11-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202037100A TW202037100A (zh) 2020-10-01
TWI831878B true TWI831878B (zh) 2024-02-11

Family

ID=69160235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108143159A TWI831878B (zh) 2018-11-27 2019-11-27 具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11431419B2 (zh)
EP (1) EP3888272A1 (zh)
CN (1) CN113348637A (zh)
TW (1) TWI831878B (zh)
WO (1) WO2020112347A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113348637A (zh) * 2018-11-27 2021-09-03 康宁股份有限公司 具有低损耗色散限制光纤的量子密钥分发系统
GB2605392B (en) * 2021-03-30 2023-12-06 Toshiba Kk Optical system and method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018160781A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-07 Corning Incorporated Quantum communication systems having dispersion compensating optical fiber links

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU87241A1 (fr) 1988-06-15 1990-02-28 Glaverbel Procede d'augmentation de la resistance a la penetration au travers d'une baie vitree et vitrage a resistance a l'effraction renforcee
DE8910916U1 (zh) 1989-09-13 1989-10-26 Vegla Vereinigte Glaswerke Gmbh, 5100 Aachen, De
US6466721B1 (en) * 1999-07-19 2002-10-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dispersion compensating optical fiber and optical transmission line
EP1257076A4 (en) 2000-01-31 2006-05-10 Sumitomo Electric Industries MODULE FOR COMPENSATING WAVELENGTH DISPERSION AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM WITH THE SAME
US6445864B2 (en) 2000-03-24 2002-09-03 Corning Incorporated Dispersion compensating optical fiber
US7204901B2 (en) 2003-02-03 2007-04-17 Zicron Corporation Low cost process for manufacture of hurricane resistant, glass, impact resistant units
US7099543B2 (en) 2003-11-26 2006-08-29 Corning Incorporated High SBS threshold NZDS optical fiber
US7024083B2 (en) * 2004-02-20 2006-04-04 Corning Incorporated Non-zero dispersion shifted optical fiber
US7869680B2 (en) 2004-07-02 2011-01-11 Olambda, Inc. Nonlinearity compensation in a fiber optic communications system
US7173756B2 (en) 2005-02-17 2007-02-06 Jds Uniphase Corporation Optical amplification system for variable span length WDM optical communication systems
US7272287B2 (en) 2005-05-11 2007-09-18 Fitel Usa Corp Optical fiber filter for suppression of amplified spontaneous emission
WO2007061561A2 (en) 2005-11-23 2007-05-31 Corning Incorporated Low attenuation non-zero dispersion shifted optical fiber
US8270841B2 (en) 2006-08-04 2012-09-18 Mitsubishi Electric Corporation Quantum communication apparatus, quantum communication system and quantum communication method
CN100575993C (zh) 2007-07-19 2009-12-30 长飞光纤光缆有限公司 在长波长具有色散平坦特性的高非线性光子晶体光纤
JP5631743B2 (ja) * 2008-01-25 2014-11-26 キネテイツク・リミテツド 量子暗号装置
GB201001422D0 (en) 2010-01-29 2010-03-17 Hewlett Packard Development Co Quantum key distribution method and apparatus
FR2980933B1 (fr) 2011-09-30 2016-12-23 Centre Nat De La Rech Scient - Cnrs Methode et dispositif de synchronisation de sources d'intrication pour reseau de communication quantique
US10044504B2 (en) 2013-07-16 2018-08-07 Los Alamos National Security, Llc Long-haul high rate quantum key distribution
JP6255772B2 (ja) * 2013-07-29 2018-01-10 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光伝送システム
GB2550264B (en) 2014-06-23 2018-09-26 Toshiba Res Europe Limited A quantum communication system
EP3160307B1 (en) 2014-06-26 2021-12-08 Corning Incorporated Insulated glass unit
JP6550146B2 (ja) 2015-03-31 2019-07-24 コーニング インコーポレイテッド 量子鍵生成のためのシステム及び方法
US9313180B1 (en) * 2015-03-31 2016-04-12 Corning Incorporated Systems and methods for quantum key generation
CN104935428B (zh) * 2015-06-02 2017-12-29 华南师范大学 基于m‑z干涉仪的多用户qkd网络系统及其密钥分发方法
JP7182838B2 (ja) 2017-05-15 2022-12-05 コーニング インコーポレイテッド 有機インク装飾および高い耐衝撃性を有する積層体
CN108199768B (zh) * 2017-12-29 2023-02-28 广东国腾量子科技有限公司 一种基于w态的测量设备无关量子密钥分发系统及方法
CN113348637A (zh) * 2018-11-27 2021-09-03 康宁股份有限公司 具有低损耗色散限制光纤的量子密钥分发系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018160781A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-07 Corning Incorporated Quantum communication systems having dispersion compensating optical fiber links

Also Published As

Publication number Publication date
CN113348637A (zh) 2021-09-03
US20210399810A1 (en) 2021-12-23
EP3888272A1 (en) 2021-10-06
US11431419B2 (en) 2022-08-30
TW202037100A (zh) 2020-10-01
WO2020112347A1 (en) 2020-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11218226B2 (en) Quantum communication systems having dispersion compensating optical fiber links
Wang et al. Linearly polarized vector modes: enabling MIMO-free mode-division multiplexing
JP6833883B2 (ja) 量子通信システムのための送信機、量子通信システム、及び強度変調された光子パルスを生成する方法
Choi et al. Field trial of a quantum secured 10 Gb/s DWDM transmission system over a single installed fiber
Li et al. All-fiber photon-pair source for quantum communications: Improved generation of correlated photons
Kimura et al. Single-photon interference over 150 km transmission using silica-based integrated-optic interferometers for quantum cryptography
Lin Optoelectronic technology and lightwave communications systems
US9515736B2 (en) Systems for differential optical signaling
TWI831878B (zh) 具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統
Wang et al. Long-distance transmission of quantum key distribution coexisting with classical optical communication over a weakly-coupled few-mode fiber
Li et al. Nonlinear fibers for signal processing using optical Kerr effects
Chen et al. Characterization of red/green/blue orbital angular momentum modes in conventional G. 652 fiber
Behera et al. Structure for fast photonic medium on application of SDM communication using SiO2 doped with GeO2, and F Materials
Luo et al. Frequency uncertainty improvement in a STFT-BOTDR using highly nonlinear optical fibers
Villalba et al. Transmission of optical communication signals through ring core fiber using perfect vortex beams
Hossain et al. High birefringence and broadband dispersion compensation photonic crystal fiber
Xie et al. Reparation of chromatic dispersion using dispersion compensation bank and bit-error rate analysis at various power levels in 40 Gbps fiber optics system
Jones et al. Silicon photonic tunable optical dispersion compensator
WO2008143982A1 (en) System for passive scrambling and unscrambling of an optical signal
Namekata et al. Quantum key distribution over an installed multimode optical fiber local
Jeon et al. OSNR monitoring technique based on cascaded long-period fiber grating with optically tunable phase shifter
JP6122041B2 (ja) 改善されたｓｂｓ閾値および中度の減衰を有する高非線形光ファイバ
Abu–Gazleh et al. Theoretical and experimental investigation of fiber loss and dispersion effects in optical networks
US11835753B2 (en) Hollow core fiber for secure optical communication
Tarzi Bashi An overview on the fiber optic technologies