(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210822010.8 (22)申请日 2022.07.13 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114900245 A (43)申请公布日 2022.08.12 (73)专利权人 北京中科国光 量子科技有限公司 地址 100086 北京市海淀区中关村大街18 号8层04-171 (72)发明人 王东　赵义博　 (51)Int.Cl. H04B 10/70(2013.01) H04B 10/556(2013.01) H04B 10/61(2013.01) H04L 9/08(2006.01)(56)对比文件 CN 114726451 A,202 2.07.08 审查员 陈红英 (54)发明名称 一种偏振无关相位解码集成芯片及量子密 钥分发系统 (57)摘要 本发明公开了一种偏振无关相位解码集成 芯片， 属于量子安全通信技术领域， 包括集成在 同一衬底上的第一偏振分束旋转器、 第二偏振分 束旋转器、 第一分束器、 第二分束器、 第一波 导延 时线和第一调相器， 本发明还公开了一种量子密 钥分发系统， 量子密钥分发系统包括上述的偏振 无关相位解码集成芯片。 与现有技术相比， 本发 明实现了偏振 无关的稳定相位解码， 无需采用磁 光晶体等较难集成的器件， 可减小集成波导干涉 仪的整体尺寸， 大大提高了集成度。 并且可进一 步将集成芯片的输入和输出端口分开， 避免了环 形器的使用。 本发明的量子密钥分发系统， 大大 减小了光学系统的体积， 可实现设备小型化， 同 时具有免疫信道偏振扰动的特性， 可实现系统长 期的工作稳定性。 权利要求书2页 说明书11页 附图2页 CN 114900245 B 2022.09.20 CN 114900245 B 1.一种偏振无关相位解码集成芯片， 其特征在于， 包括集成在同一衬底上的第一偏振 分束旋转器、 第二偏振分束旋转器、 第一分束器、 第二分束器、 第一波导延时线和第一调相 器， 所述第一偏振分束旋转器的第一端口作为所述相位解码集成芯片的输入端口In和第 一输出端口Out1， 所述第二偏振分束旋转器的第一端口作为所述相位解码集成芯片的第二 输出端口Out2； 所述第一偏振分束旋转器的第二端口通过波导L 1连接第一分束器的第一端 口； 所述第一偏振分束旋转器的第三端口通过波导L2连接第二分束器的第一端口； 所述第 二偏振分束旋转器的第二端口通过波导L3连接第一分束器的第四端口； 所述第二偏振分束 旋转器的第三端口通过波导L4连接第二分束的第四端口； 所述第一分束器的第三端口通过 第一波导延时线连接第二分束器的第三端口， 构成路径M1； 所述第一分束器的第二端口通 过第一调相器连接第二分束器的第二端口， 构成路径M2； 所述第一偏振分束旋转器用于将输入的信号光进行偏振分束， 产生偏振相同的第 一信 号光分量和第二信号 光分量； 所述第一分束器用于对第一信号光分量分束， 产生第三信号光分量和第四信号光分 量； 所述第二分束器用于对第二信号 光分量分束， 产生第五信号 光分量和第六信号 光分量； 所述第一波导延时线用于同时对第 三信号光分量和第五信号光分量进行延时； 所述第 一调相器用于同时对第四信号 光分量和第六信号 光分量进行调相； 所述第二分束器还用于将第 三信号光分量和第四信号光分量进行干涉， 产生第 一干涉 光和第二干涉光； 所述第一分束器还用于将第 五信号光分量和第六信号光分量进行干涉， 产生第三干涉光和第四干涉光； 所述第二偏振分束旋转器用于将第一干涉光和第三干涉光进行偏振合束并输出； 所述第一偏振分束旋转器还用于将第二干涉光和第四干涉光进行偏振合束并输出。 2.如权利要求1所述的偏振无关相位解码集成芯片， 其特征在于， 所述相位解码集成芯 片还包括第二调相器和 第三调相器， 所述第二调相器和第三调相器分别位于第一波导延时 线两侧对称的位置； 所述第二调相 器和第三调相器加载相同的电压， 用于调节第三信号光 分量和第五信号 光分量的相位。 3.如权利要求1所述的偏振无关相位解码集成芯片， 其特征在于， 所述相位解码集成芯 片还包括第一偏振旋转结构、 第二波导延时线、 第二偏振旋转结构、 第四调相器， 所述第一 偏振分束旋转器还 包括第四端口； 所述第一偏振旋转结构和第二偏振旋转结构的偏振旋转角度均为90 °， 分别位于路径 M1和路径M2的中间位置， 分别用于旋转第三信号光分量、 第五信号光分量和第四信号光分 量、 第六信号 光分量的偏振方向； 所述第一波导延时线和第 二波导延时线的长度相等， 且分别位于第 一偏振旋转结构两 侧对称的位置， 用于对第三信号 光分量和第五信号 光分量进行延时； 所述第一调相器和第四调相器分别位于第 二偏振旋转结构两侧对称的位置， 用于调节 第四信号 光分量和第六信号 光分量的相位， 且二 者所加载电压相同； 所述第一偏振分束旋转器的第四端口用于输出第二干涉光和第四干涉光偏振合束后 的光信号。 4.如权利要求1或2或3所述的偏振无关相位解码集成芯片， 其特征在于， 所述波导L1、权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114900245 B 2波导L2、 波导L3和波导 L4的长度均相等。 5.如权利要求1或2所述的偏振无关相位解码集成芯片， 其特征在于， 所述第一波导延 时线和第一调相器分别位于路径M1和路径M2的中间位置 。 6.如权利要求1或2或3所述的偏振无关相位解码集成芯片， 其特征在于， 所述第 一分束 器、 第二分束器均为多模干涉耦合器或3dB定向耦合器。 7.一种量子密钥分发系统， 包括发送端和接收端以及用于连接二者的信道， 其特征在 于， 所述发送端包括依 次连接的激光器、 强度调制器、 发送端干涉仪和可调衰减器， 所述接 收端包括接 收端干涉仪、 第一单光子探测器和第二单光子探测器， 所述接 收端干涉仪的两 输出端分别连接第一单光子探测器和第二单光子探测器； 所述发送端干涉仪为不等臂马 赫‑曾德尔干涉仪集 成芯片， 包括第三分束器、 第三波导延时线、 第五调相器和 第四分束器； 所述接收端干涉仪为权利要求1 ‑6之一所述的偏振无关相位 解码集成芯片。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114900245 B 3