[发明专利]一种偏振无关光路径调节装置

说明书

一种偏振无关光路径调节装置，包括第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2、分束器BS、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以及90°偏振旋转结构；所述第一偏振分束器PBS1与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2以及第二偏振分束器PBS2构成等臂马赫曾德尔干涉仪；所述分束器BS与偏振无关双向相位调制模块PIBPM构成第一萨格纳克环。与现有技术相比，本发明通过采用偏振无关的相位调制模块和环路结构，具有偏振无关特性；采用萨格纳克效应，进行干涉的两路光脉冲经历了完全相同的光路，相位差仅由偏振无关的相位调制模块来调制，因此稳定性极高，无需进行偏振和相位的主动补偿，可高速地、任意调节两个出口的分量大小。

技术领域

本发明涉及量子相位编码技术领域，特别涉及一种偏振无关光路径调节装置。

背景技术

光路径调节装置是量子通信网络不可或缺的组成部分，如光路由器可应用于大规模量子通信网络，通过光路径调节可以将光信号路由到所需的网络节点。同样，具有光路径调节功能的光开关也可应用于量子通信网络中，进行各网络节点之间链路的建立于切换。光开关在一些量子密钥分发系统中也有重要作用，如不同量子态的产生需要切换光开关来实现。另外，量子密钥分发系统在测量量子态时的选基概率一般根据参数条件需要进行优化，被动选基采用的固定分束比分束器无法实现这一点，因此需要可变分束比分束器，也可通过光路径调节装置来实现。由于光纤信道具有双折射效应，光信号在光纤中传输时偏振态会受环境影响发生随机变化，因此光路由器、光开关或选基所用的可变分束比分束器需要对任意偏振态均能够正常工作，即实现功能偏振无关。

常规的光路由器或光开关采用机械式，调节速率较低。而高速光路由器或光开关采用基于马赫曾德尔干涉仪的方案，通过控制干涉仪两臂的相位差来实现路径调节，该方案一般对温度和偏振敏感，并且由于两臂相位差不稳定，需要进行偏振补偿和相位补偿电路，稳定性较差，增加复杂度和成本。另外，目前量子通信网络中所采用的光开关、光路由器等器件均为专用器件，采用不同的原理和制作方式，在大规模组网应用时会增加成本和复杂度。因此需要一种通用多功能的光路径调节装置，可在不同的应用场景实现所需的功能。

发明内容

针对现有技术存在以上缺陷，本发明提出一种偏振无关光路径调节装置，用以解决现有技术中偏振敏感、需要相位补偿、稳定性差、调制速率受限等技术缺陷，以及不同场景需要多种专用器件的问题。

本发明提供一种偏振无关光路径调节装置如下：

本发明的技术方案是这样实现的：

一种偏振无关光路径调节装置，包括第一偏振分束器PBS1、第二偏振分束器PBS2、第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2、分束器BS、偏振无关双向相位调制模块PIBPM以及90°偏振旋转结构，所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM用于调节从两个方向入射光脉冲之间的相位差，并且将二者偏振旋转90°；所述第一偏振分束器PBS1的第三端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的一个端口相连，所述第二偏振分束器PBS2的第一端口、第二端口分别与第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的另一个端口相连，构成等臂马赫曾德尔干涉仪；所述第二偏振分束器PBS2的第三端口与分束器BS的第一端口相连；所述分束器BS的第二端口、第三端口分别通过光纤A1、A2与偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第一端口、第二端口相连，构成第一萨格纳克环；所述偏振无关双向相位调制模块PIBPM的第二端口与光纤A2之间连有90°偏振旋转结构；所述第一偏振分束器PBS1的第一端口和第四端口分别作为偏振无关路径调节装置的输入端口In和第一输出端口Out1，所述分束器BS的第四端口作为偏振无关路径调节装置的第二输出端口Out2。

优选地，所述等臂马赫曾德尔干涉仪的两臂均为保偏光纤；所述第一法拉第旋转器FR1、第二法拉第旋转器FR2的偏振旋转角度为45°，且两个端口的偏振方向均与保偏光纤慢轴对准。