基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统的制作方法

技术特征：

1.一种基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统；包括发射端Alice和接收端Bob；发射端Alice和接收端Bob之间通过光纤信道连接；其特征在于：发射端Alice包括激光器Laser_Q、激光器Laser_S、偏振控制器PC1、光环形器Cir1、光衰减器VOA、波分复用器WDM和发射端sagnac环；发射端sagnac环包括偏振分束器PBS1、相位调制器PMA、光旋转器rotator1和延时器Delay1；偏振分束器PBS1、相位调制器PMA、光旋转器rotator1和延时器Delay1之间依次采用保偏光纤串联，延时器Delay1和偏振分束器PBS1之间也采用保偏光纤连接；相位调制器PMA用于调节单偏振；激光器Laser_Q和激光器Laser_S用于产生脉冲光,激光器Laser_Q产生的脉冲光作为量子信号用于系统编码，以生成密钥；激光器Laser_S产生的脉冲光作为同步光，用于系统两端信号同步；偏振控制器PC1用于将量子光信号变成为45°线偏振光并入射到偏振分束器PBS1中；偏振分束器PBS1用于将45°线偏振光分为水平偏振光和垂直偏振光，水平偏振光和垂直偏振光分别沿顺时针和逆时针在保偏光纤中传播；水平偏振光依次经过相位调制器PMA、延时器Delay1和光旋转器rotator1到达偏振分束器PBS1；垂直偏振光依次经过光旋转器rotator1、延时器Delay1和相位调制器PMA到达偏振分束器PBS1；光旋转器rotator1用于将沿顺时针传播的水平偏振光旋转90°成垂直偏振光，将沿逆时针传播的垂直偏振光的偏振旋转90°成水平偏振光；延时器Delay1用于延时等待时间，所述等待时间是用于调制相位时所需求的顺时针和逆时针传播的偏振光只调制顺时针或逆时针方向上的相位，而在另一个方向需要的等待时间；相位调制器PMA用于调制顺时针或逆时针方向上的偏振光的相位，水平偏振光和垂直偏振光在PBS1汇合后经过光环形器Cir1出射至光衰减器VOA并被光衰减器VOA衰减至设定的光强，之后与激光器Laser_S 发出的光经过波分复用器WDM复用合路至公共信道，然后通过光纤信道传输到达接收端Bob；

接收端Bob包括强光探测器Detector、波分复用器DWDM、单光子探测器SPD、偏振控制器PC2、偏振控制器PC3、光环形器Cir2、偏振分束器PBS3、和接收端sagnac环；接收端sagnac环包括偏振分束器PBS2、相位调制器PMB、光旋转器rotator2和延时器Delay2；

光脉冲到达接收端Bob后由波分复用器DWDM解复用后即分光后，同步光与量子光分别沿不同的路径传播，同步光由强光探测器Detector探测实现光电的转换用于系统同步；量子光脉冲经过偏振控制器PC2纠偏后由环形器Cir2进入接收端Bob的sagnac环，接收端Bob的sagnac环内的各光学器件的工作模式同发射端Alice，经过接收端Bob的sagnac环调制后的量子光脉冲经过偏振控制器PC3选基后，再经过偏振分束器PBS3分出偏振方向正交的两组基，然后通过单光子探测器探测计数。

2.根据权利要求1所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于：在双探测器模式下时，单光子探测器为两组基上的单光子探测器SPD1和单光子探测器SPD2。

3.根据权利要求1所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于：在单探测器模式下时，单光子探测器为单光子探测器SPD3；一组基经过延时器Delay3接连至50:50分束器BS，另外一组基直接连接50:50分束器BS，两路由分束器BS合路至单光子探测器SPD3探测计数。

4.根据权利要求3所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于：延时器Delay3的延时值为D，D＝T/2,T为系统周期。

5.根据权利要求3所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于：设定的光强为单光子水平的光强。

6.根据权利要求1所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于：顺时针传播的水平偏振光的光脉冲为通过调节相位调制器后变为经过保偏光纤再回到偏振分束器PBS1时变为逆时针传播的垂直偏振光回到偏振分束器PBS1时的光脉冲的量子态为

7.根据权利要求6所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于：当水平偏振光和垂直偏振光被光衰减器VOA衰减后经过光纤信道传输到达Bob端时，水平偏振光和垂直偏振光均附加一个共同的相位因子此时水平偏振光和垂直偏振光的光脉冲在矩阵表示下为：

8.根据权利要求7所述的基于sagnac环的相位调制偏振编码的QKD系统，其特征在于光脉冲经过Bob端的sagnac环后的矩阵表示如下：