空间干涉仪和量子通信设备的制作方法

1.本实用新型涉及量子通信技术领域，尤其涉及空间干涉仪和量子通信设备。


背景技术：

2.目前，在量子通信系统（诸如，量子密钥分发系统）中主要采用偏振编码、相位编码和时间相位编码三种编码方式，其中，相位编码和时间相位编码均需要使用不等臂干涉仪进行编码和解码。然而，不等臂干涉仪的干涉效果很容易受到周围环境（诸如，温度、振动等）的影响而变差，这会导致量子通信系统的错误率增加，进而使得量子通信系统的成码率显著降低。
3.因此，提升不等臂干涉仪对周围环境的适应性以确保不等臂干涉仪的干涉效果的稳定性成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供空间干涉仪和量子通信设备。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种空间干涉仪，所述空间干涉仪包括：直角棱镜，设置在所述空间干涉仪的短臂光路上；推进器和弹簧；分别设置在所述空间干涉仪的短臂光路的两侧；第一分光镜和第二分光镜，设置在所述空间干涉仪的长臂光路上；分束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输入端；合束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输出端，其中，所述直角棱镜的一端连接至所述推进器的一端，所述直角棱镜的另一端连接至所述弹簧的一端，所述推进器的另一端和所述弹簧的另一端分别固定在所述空间干涉仪的短臂光路的两侧。
6.优选地，所述空间干涉仪还包括：微控制器，与所述推进器电连接，用于控制所述推进器驱动所述直角棱镜沿着垂直于所述空间干涉仪的短臂光路的方向移动。
7.优选地，所述空间干涉仪的短臂上的光脉冲沿着所述短臂光路从所述直角棱镜的直角面垂直入射，经由所述直角棱镜的斜面射出。
8.优选地，所述推进器为电动丝杠推进器。
9.优选地，所述直角棱镜与所述合束器之间的距离小于预定阈值。
10.根据本实用新型的另一方面，还提供了一种空间干涉仪，所述空间干涉仪包括：直角棱镜，设置在所述空间干涉仪的长臂光路上；推进器和弹簧；分别设置在所述空间干涉仪的长臂光路的两侧；第一分光镜和第二分光镜，设置在所述空间干涉仪的长臂光路上；分束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输入端；合束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输出端，其中，所述直角棱镜的一端连接至所述推进器的一端，所述直角棱镜的另一端连接至所述弹簧的一端，所述推进器的另一端和所述弹簧的另一端分别固定在所述空间干涉仪的长臂光路的两侧。
11.优选地，所述空间干涉仪还包括：微控制器，与所述推进器电连接，用于控制所述推进器驱动所述直角棱镜沿着垂直于所述空间干涉仪的长臂光路的方向移动。
12.优选地，所述空间干涉仪的长臂上的光脉冲沿着所述长臂光路从所述直角棱镜的直角面垂直入射，经由所述直角棱镜的斜面射出。
13.优选地，所述直角棱镜设置在所述第一分光镜与所述第二分光镜之间。
14.优选地，所述推进器为电动丝杠推进器。
15.优选地，所述直角棱镜与所述第二分光镜之间的距离小于预定阈值。
16.根据本实用新型的另一方面，还提供了一种量子通信设备，所述量子通信设备包括如前所述的空间干涉仪。
17.本实用新型所提供的空间干涉仪和量子通信设备能够实现对不等臂干涉仪的长臂和短臂之间的光程差的动态微调以确保不等臂干涉仪的干涉效果的稳定性，这使得使用空间干涉仪进行编解码的量子通信系统的成码率更加高效、稳定和可靠。
附图说明
18.通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述目的和特点将会变得更加清楚。
19.图1示出的是光通过直角棱镜的光路示意图。
20.图2示出的是本实用新型的空间干涉仪的示意图。
21.图3示出的是本实用新型的空间干涉仪的另一示意图。
具体实施方式
22.参照图3，光通过直角棱镜101的光程可受到棱镜折射率和直角棱镜101运动的影响。在棱镜折射率一定的情况下，可通过移动直角棱镜101来动态地改变光通过直角棱镜101的光程。例如，如图1所示，当直角棱镜101沿着垂直于光路的方向向上移动时，光在直角棱镜101中的光程可变长；当直角棱镜101沿着垂直于光路的方向向下移动时，光在直角棱镜101中的光程可变短。可将该特性应用于不等臂干涉仪中，以提升不等臂干涉仪对周围环境的适应性以确保不等臂干涉仪的干涉效果的稳定性。
23.另外，尽管垂直射入直角棱镜101中的部分光在直角棱镜101的斜面发生了色散，但是只要直角棱镜101与下一个光学器件（诸如，但不限于，设置在不等臂干涉仪的输出端的合束器）之间的距离足够近，即便垂直射入直角棱镜101中的部分光在直角棱镜101的斜面发生了色散，也能够确保通过直角棱镜101的大部分光到达下一个光学器件。在这种情况下，由于光的色散而导致不等臂干涉仪的输出端的耦合效率降低的问题可被降到最低。
24.下面，将参照附图来详细说明本实用新型的实施例。
25.参照图2和图3，本实用新型的空间干涉仪至少包括直角棱镜101、推进器102、弹簧103、分光镜104和104＇、分束器105和合束器106。
26.在图2示出的空间干涉仪中，直角棱镜101可设置在空间干涉仪的短臂光路l1上；推进器102（诸如，但不限于，电动丝杠推进器等）和弹簧103可分别设置在空间干涉仪的短臂光路l1的两侧；分光镜104和104＇可设置在空间干涉仪的长臂光路l2上；分束器105可设置在空间干涉仪的长臂光路l2和短臂光路l1的输入端；合束器106可设置在空间干涉仪的长臂光路l2和短臂光路l1的输出端，其中，直角棱镜101可连接至推进器102的一端，直角棱镜101的另一端连接至弹簧103的一端，推进器102的另一端和弹簧103的另一端可分别固定在空
间干涉仪的短臂光路l1的两侧。
27.为实现对推进器的精准控制，在图2示出的空间干涉仪中，还可包括微控制器（未示出），微控制器可与推进器102电连接，用于控制推进器102驱动直角棱镜101沿着垂直于空间干涉仪的短臂光路l1的方向移动。
28.为确保光沿着不等臂干涉仪的短臂传输，在图2示出的空间干涉仪中，空间干涉仪的短臂上的光脉冲应沿着短臂光路l1从直角棱镜101的直角面垂直入射，经由直角棱镜101的斜面射出。
29.可见，使用图2示出的空间干涉仪，可实现对不等臂干涉仪的长臂和短臂之间的光程差的动态微调以确保不等臂干涉仪的干涉效果的稳定性。
30.由于光经由直角棱镜的斜面射出时会发生如前所述的色散，因此为避免由于光的色散而导致不等臂干涉仪的输出端的耦合效率降低，在图2示出的空间干涉仪中，直角棱镜101与合束器106之间的距离可小于预定阈值。只要直角棱镜与设置在不等臂干涉仪的输出端的合束器之间的距离足够近，即便部分光在直角棱镜的斜面发生了色散，也能够确保通过直角棱镜的大部分光到达不等臂干涉仪的输出端。
31.在图3示出的空间干涉仪中，直角棱镜101可设置在空间干涉仪的长臂光路l2上；推进器102（例如，但不限于，电动丝杠推进器）和弹簧103可分别设置在空间干涉仪的长臂光路l2的两侧；分光镜104和104＇可设置在空间干涉仪的长臂光路l2上；分束器105可设置在空间干涉仪的长臂光路l2和短臂光路l1的输入端；合束器106可设置在空间干涉仪的长臂光路l2和短臂光路l1的输出端，其中，直角棱镜101的一端可连接至推进器102的一端，直角棱镜101的另一端可连接至弹簧103的一端，推进器102的另一端和弹簧103的另一端可分别固定在空间干涉仪的长臂光路l2的两侧。
32.为实现对推进器的精准控制，在图3示出的空间干涉仪中，还可包括微控制器（未示出），微控制器可与推进器102电连接，用于控制推进器102驱动直角棱镜101沿着垂直于空间干涉仪的长臂光路l2的方向移动。
33.为确保光沿着不等臂干涉仪的长臂传输，在图3示出的空间干涉仪中，空间干涉仪的长臂上的光脉冲应沿着长臂光路l2从直角棱镜101的直角面垂直入射，经由直角棱镜101的斜面射出。
34.可见，使用图3示出的空间干涉仪，可实现对不等臂干涉仪的长臂和短臂之间的光程差的动态微调以确保不等臂干涉仪的干涉效果的稳定性。
35.在图3示出的空间干涉仪中，直角棱镜101可设置在分光镜104与分光镜104＇之间。考虑到光经由直角棱镜的斜面射出时会发生如前所述的色散，为避免由于光的色散而导致不等臂干涉仪的输出端的耦合效率降低，可使得直角棱镜101与分光镜104＇之间的距离小于预定阈值，因为只要直角棱镜与分光镜之间的距离足够近，即便部分光在直角棱镜的斜面发生了色散，也能够确保通过直角棱镜的大部分光到达分光镜。
36.此外，本实用新型还可提供包括本实用新型的空间干涉仪的量子通信设备，诸如，基于相位编码或时间相位编码的量子密钥分发系统的发射端和/或接收端。这样能够进一步提升量子通信系统对周围环境的适应性，使得量子通信系统的成码率更加高效、稳定和可靠。
37.另外，尽管已参照优选实施例表示和描述了本技术，但本领域技术人员应该理解，
在不脱离由权利要求限定的本技术的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和变换。

技术特征：
1.一种空间干涉仪，其特征在于，包括：直角棱镜，设置在所述空间干涉仪的短臂光路上；推进器和弹簧；分别设置在所述空间干涉仪的短臂光路的两侧；第一分光镜和第二分光镜，设置在所述空间干涉仪的长臂光路上；分束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输入端；合束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输出端，其中，所述直角棱镜的一端连接至所述推进器的一端，所述直角棱镜的另一端连接至所述弹簧的一端，所述推进器的另一端和所述弹簧的另一端分别固定在所述空间干涉仪的短臂光路的两侧。2.根据权利要求1所述的空间干涉仪，其特征在于，还包括：微控制器，与所述推进器电连接，用于控制所述推进器驱动所述直角棱镜沿着垂直于所述空间干涉仪的短臂光路的方向移动。3.根据权利要求1所述的空间干涉仪，其特征在于，所述空间干涉仪的短臂上的光脉冲沿着所述短臂光路从所述直角棱镜的直角面垂直入射，经由所述直角棱镜的斜面射出。4.根据权利要求1所述的空间干涉仪，其特征在于，所述推进器为电动丝杠推进器。5.根据权利要求1所述的空间干涉仪，其特征在于，所述直角棱镜与所述合束器之间的距离小于预定阈值。6.一种空间干涉仪，其特征在于，包括：直角棱镜，设置在所述空间干涉仪的长臂光路上；推进器和弹簧；分别设置在所述空间干涉仪的长臂光路的两侧；第一分光镜和第二分光镜，设置在所述空间干涉仪的长臂光路上；分束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输入端；合束器，设置在所述空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输出端，其中，所述直角棱镜的一端连接至所述推进器的一端，所述直角棱镜的另一端连接至所述弹簧的一端，所述推进器的另一端和所述弹簧的另一端分别固定在所述空间干涉仪的长臂光路的两侧。7.根据权利要求6所述的空间干涉仪，其特征在于，还包括：微控制器，与所述推进器电连接，用于控制所述推进器驱动所述直角棱镜沿着垂直于所述空间干涉仪的长臂光路的方向移动。8.根据权利要求6所述的空间干涉仪，其特征在于，所述空间干涉仪的短臂上的光脉冲沿着所述长臂光路从所述直角棱镜的直角面垂直入射，经由所述直角棱镜的斜面射出。9.根据权利要求6所述的空间干涉仪，其特征在于，所述直角棱镜设置在所述第一分光镜与所述第二分光镜之间。10.根据权利要求6所述的空间干涉仪，其特征在于，所述推进器为电动丝杠推进器。11.根据权利要求9所述的空间干涉仪，其特征在于，所述直角棱镜与所述第二分光镜之间的距离小于预定阈值。12.一种量子通信设备，其特征在于，包括：权利要求1至11中的任意一项所述的空间干涉仪。

技术总结
本实用新型提供空间干涉仪和量子通信设备，所述空间干涉仪包括：直角棱镜，设置在空间干涉仪的短臂光路上；推进器和弹簧；分别设置在空间干涉仪的短臂光路的两侧；第一分光镜和第二分光镜，设置在空间干涉仪的长臂光路上；分束器，设置在空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输入端；合束器，设置在空间干涉仪的长臂光路和短臂光路的输出端，其中，直角棱镜的一端连接至推进器的一端，直角棱镜的另一端连接至弹簧的一端，推进器的另一端和弹簧的另一端分别固定在空间干涉仪的短臂光路的两侧。本实用新型能够实现对不等臂干涉仪的长臂和短臂之间的光程差的动态微调以确保不等臂干涉仪的干涉效果的稳定性。的干涉效果的稳定性。的干涉效果的稳定性。


技术研发人员：张建 王其兵 陈柳平
受保护的技术使用者：国开启科量子技术（北京）有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/14