技术特征：
1.一种具有多种编码功能的量子密钥分发光芯片，其特征在于包括第一强度调制模块、第二强度调制模块、第一相位调制模块以及第一和第二功率监测单元，且形成有第一耦合光栅型光信号输入接口、第二耦合光栅型光信号输入接口和第一光信号输出接口；所述第一和第二耦合光栅型光信号输入接口被设置用于允许光信号输入所述光芯片；所述第一光信号输出接口被设置用于允许从所述光芯片向外输出光信号；所述第一强度调制模块通过波导直接连接所述第一耦合光栅型光信号输入接口，用于对光信号进行强度调制，使不同量子态的光信号之间满足预设光强关系；所述第二强度调制模块通过波导直接连接所述第二耦合光栅型光信号输入接口，同时还连接所述第一强度调制模块，用于对来自所述第二耦合光栅型光信号输入接口或第一强度调制模块的光信号进行强度调制，以在所述光信号上实现诱骗态编码；所述第一相位调制模块连接所述第二强度调制模块，用于对所述第二强度调制模块输出的光信号进行相位调制，以在所述光信号上实现相位编码；所述第一功率监测单元设于所述第一强度调制模块之后，用于监测由所述第一强度调制模块输出的光信号的功率；所述第二功率监测单元设于所述第二强度调制模块之后，用于监测由所述第二强度调制模块输出的光信号的功率。2.如权利要求1所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述功率监测单元包括分光元件和监测光电二极管；所述分光元件用于将所述光信号分出一部分，以由所述监测光电二极管进行检测。3.如权利要求1所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述第一和/或第二强度调制模块包括等臂干涉仪；所述等臂干涉仪具有两个多模干涉耦合器、形成于所述两个多模干涉耦合器之间的第一和第二臂、以及设置于所述第一和/或第二臂上的相位调制器。4.如权利要求3所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述等臂干涉仪的第一和/或第二臂上设有相移器，用于寻找所述等臂干涉仪的最佳工作点。5.如权利要求4所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述相位调制器为载流子色散型相位调制器，并且/或者所述相移器为热调谐型相移器。6.如权利要求1所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还包括：用于对同步光信号进行功率控制的同步光路；以及/或者，用于将由所述第一光信号输出接口输出的光信号衰减至预设水平的衰减监控模块。7.如权利要求6所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述衰减监控模块包括可调衰减器和第五多模干涉耦合器；所述可调衰减器被设置用于允许对所述光信号进行衰减；所述第五多模干涉耦合器被设置用于将由所述可调衰减器输出的光信号分光，形成光芯片输出光信号和输出光强监控光信号，所述输出光强监控光信号用于允许监测所述光芯片输出光信号的光强。8.如权利要求7所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述第五多模干涉耦合器为2*2的多模干涉耦合器；并且，所述衰减监控模块还包括监控光电二极管，其被设置成连接所述第五多模干涉耦合
器，以允许对经所述第一光信号输出接口反向注入所述光芯片的攻击光进行监测。9.如权利要求6所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述同步光路包括可调衰减器和第六多模干涉耦合器；所述可调衰减器被设置用于允许对所述同步光信号的功率进行控制；所述第六多模干涉耦合器被设置用于将由所述可调衰减器输出的同步光信号分光，形成同步光输出信号和同步光监控信号，所述同步光监控信号用于允许监测所述同步光输出信号的光强。10.如权利要求7所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还形成有输出光强监控接口、同步光输入接口和同步光输出接口；输出光强监控接口被设置用于允许所述输出光强监控光信号从所述光芯片向外输出；所述同步光输入接口被设置用于允许所述同步光信号输入所述光芯片；所述同步光输出接口被设置用于允许同步光信号从所述光芯片向外输出。11.如权利要求1-10中任一项所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还包括第三强度调制模块；所述第一、第二和第三强度调制模块中的一个被设置用于允许对连续光形式的光信号进行斩波，生成脉冲光形式的光信号；所述第一、第二和第三强度调制模块中的另一个被设置用于允许对所述光信号进行诱骗态编码；所述第一、第二和第三强度调制模块中的又一个被设置用于允许实现所述光信号在参考光脉冲和量子光脉冲之间的切换。12.如权利要求11所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述第三强度调制模块包括等臂干涉仪，其具有两个多模干涉耦合器、形成于所述两个多模干涉耦合器之间的第一和第二臂、以及设置于所述第一和/或第二臂上的相位调制器。13.如权利要求12所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述第三强度调制模块中的等臂干涉仪的第一和/或第二臂上设有相移器，用于寻找所述等臂干涉仪的最佳工作点。14.如权利要求13所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，在所述第三强度调制模块的等臂干涉仪中，所述相位调制器为载流子色散型相位调制器，并且/或者，所述相移器为热调谐型相移器。15.如权利要求11所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还包括第九多模干涉耦合器，其被设置用于允许将由所述第一相位调制模块输出的光信号分光，以使其分别朝向所述第三强度调制模块和衰减监控模块传输；所述光芯片上还形成有第二光信号输出接口，其被设置用于允许由所述第三强度调制模块输出的光信号向外输出。16.如权利要求15所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还包括第二相位调制模块，所述第二相位调制模块被设置在所述第九多模干涉耦合器和第三强度调制模块之间。17.如权利要求16所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于，所述第一相位调制模块包括一个相位调制器，所述第二相位调制模块包括一个或多个相位调制器。18.如权利要求11所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还包括相干探测模块，用于允许探测所述光信号与频率参考光之间的频率差。
19.如权利要求18所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还形成有第三光信号输入接口，用于允许输入所述频率参考光；并且，所述相干探测模块包括第十多模干涉耦合器和第十一多模干涉耦合器；所述第十多模干涉耦合器被设置用于允许将经所述第一耦合光栅型光信号输入接口输入的光信号分光，以使其分别朝向所述第一强度调制模块和第十一多模干涉耦合器传输；所述第十一多模干涉耦合器被设置用于允许所述频率参考光和光信号发生干涉，生成干涉光信号。20.如权利要求19所述的量子密钥分发光芯片，其特征在于还形成有第二监控接口，所述第二监控接口被设置成允许向外输出所述干涉光信号的一部分。21.一种量子密钥分发系统，其特征在于包括注入锁定激光器，以及如权利要求1-20中任一项所述的光芯片；所述注入锁定激光器被设置用于在一个时间周期内生成第一光信号、第二光信号和第三光信号中的一种；所述第一光信号仅包含出现于一个时间周期内的第一时刻上的单个光脉冲；第二光信号仅包含出现在一个时间周期内的第二时刻上的单个光脉冲；第三光信号包括两个光脉冲，它们分别出现在一个时间周期内的所述第一和第二时刻上，且具有固定的相位差；所述光芯片被设置用于对所述光信号进行基于bb84协议的时间相位编码。22.一种量子密钥分发系统，其特征在于包括锁频激光器，以及如权利要求11-20中任一项所述的光芯片；所述锁频激光器被设置用于生成为连续光形式的光信号；所述光芯片被设置用于对所述光信号进行基于bb84协议的时间相位编码和基于tf-qkd协议的编码中的至少一种。
技术总结
本实用新型提出了一种具有多种编码功能的量子密钥分发光芯片及系统。该光芯片包括第一强度调制模块、第二强度调制模块、第三强度调制模块以及第一相位调制模块，且形成有第一耦合光栅型光信号输入接口、第二耦合光栅型光信号输入接口、第三光信号输入接口、以及第一和第二光信号输出接口，从而允许在光信号上实现多种编码方案。现多种编码方案。现多种编码方案。
技术研发人员：汤艳琳 刘仁德 许穆岚 栗帅
受保护的技术使用者：科大国盾量子技术股份有限公司
技术研发日：2021.10.08
技术公布日：2022/3/22