(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 202210929215.6 (22)申请日 2022.08.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115001593 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 北京中科国光 量子科技有限公司 地址 102600 北京市大兴区北京经济技 术 开发区科谷一街10号院11号楼9层903 室 （北京自贸试验区高端产业片区亦 庄组团） (72)发明人 王东　赵义博　 (51)Int.Cl. H04B 10/67(2013.01) H04B 10/70(2013.01) G02B 6/27(2006.01)H04L 9/08(2006.01) (56)对比文件 CN 110460384 A,2019.1 1.15 CN 109039625 A,2018.12.18 CN 106161011 A,2016.1 1.23 WO 2022123594 A1,202 2.06.16 审查员 吕淼 (54)发明名称 一种用于量子密钥分发的混合集成接收芯 片 (57)摘要 一种用于量子密钥分发的混合集成接收芯 片， 属于量子安全通信技术领域， 包括光波导芯 片、 半波片和法拉第旋光片， 所述光波导芯片包 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、 第三偏振分束旋转器、 双向 不等臂干涉仪和刻槽。 与现有技术相比， 本发明 实现偏振无关的接收解码， 提高了系统的稳定 性； 并且两个偏振分量脉冲各经过一次干涉仪， 不会额外增加接收端的损耗。 另外， 通过混合集 成使用法拉第旋光片对光信号进行45 °偏振旋 转， 不仅可以解决光波导难以实现45 °偏振旋转 的问题， 还可将输出与输入端口分开， 避免了环 形器的使用。 大大减小了接收端光学系统的体 积， 可实现设备小型化， 同时具有免疫信道偏振 扰动的特性。 权利要求书2页 说明书16页 附图4页 CN 115001593 B 2022.09.30 CN 115001593 B 1.一种用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征在于， 包括光波导芯片 （1） 、 半 波片 （2） 和法拉第旋光片 （3） ， 所述光波导芯片 （1） 包括集成在同一衬底上的第一偏振分束 旋转器 （1 ‑1） 、 第二偏振分束旋转器 （1 ‑2） 、 第三偏振分束旋转器 （1 ‑3） 、 双向不等臂干涉仪 （1‑4） 和刻槽 （1 ‑5） ， 所述第一偏振分束旋转器 （1 ‑1） 的第一端口和第四端口分别作为所述接收芯片的输入 端口In和第一输出端口Out1， 所述第三偏振分束旋转器 （1 ‑3） 的第四端口作为所述接收芯 片的第二输出端口Out 2； 所述第一偏振分束旋转器 （1 ‑1） 的第二端 口通过光波导L1与第二偏振分束旋转器 （1 ‑ 2） 的第二端口相连， 所述第一偏振分束旋转器 （1 ‑1） 的第三端口通过光波导L2与第二偏振 分束旋转器 （1 ‑2） 的第三端口相连； 所述第二偏振分束旋转器 （1 ‑2） 的第一端口通过光波导L3连接第三偏振分束旋转器 （1‑3） 的第一端口； 所述第三偏振分束旋转器 （1 ‑3） 的第二端口、 第三端口对应地分别通过光波导L4、 光波 导L5与双向不 等臂干涉仪 （1 ‑4） 的两个端口相连； 所述光波导L1、 光波导L2、 光波导L4和光波导L5相互平行， 所述刻槽 （1 ‑5） 设置在光波 导L1垂直方向上， 所述刻槽 （1 ‑5） 在光波导L1、 光波导L2所处区域的部分宽度为半波片 （2） 与法拉第旋光片 （3） 的宽度之和， 所述刻槽 （1 ‑5） 在光波导L4、 光波导L5所处区域的部分宽 度与法拉第旋光片 （3） 的宽度相同； 所述半波片 （2） 和法拉第旋光片 （3） 的长度不同， 二者一端对齐并紧密贴合后插入所述 刻槽 （1‑5） 中， 使得在光波导L 1和光波导L2中传输的光信号可通过半波片 （2） 和法拉第旋光 片 （3） ， 以及 在光波导 L4和光波导 L5中传输的光信号可通过法 拉第旋光片 （3） ； 所述双向不等臂干涉仪 （1 ‑4） 具有长短臂， 用于将光信号两个正交的偏振分量分别分 束至长臂和短臂， 并调节在长短臂传输的偏振分量之间的相位差之后进行偏振合束。 2.如权利要求1所述的用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征在于， 所述双向 不等臂干涉仪 （1 ‑4） 两个端口均可输入光信号或输出光信号， 其中一个端口作为输入端口 时， 另一个端口作为输出端口。 3.如权利要求1所述的用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征在于， 所述双向 不等臂干涉仪 （1 ‑4） 包括第四偏振分束旋转器 （1 ‑4‑1） 、 光波导延时线 （1 ‑4‑2） 和第一调相 器 （1‑4‑3） ， 所述第四偏振分束旋转器 （1 ‑4‑1） 的第一端口、 第四端口分别 对应地与 光波导L4、 光波 导L5相连； 所述第四偏振分束旋转器 （1 ‑4‑1） 的第二端口通过光波导延时线 （1 ‑4‑2） 连接法拉第 旋光片 （3） ， 构成双向不等臂干涉仪 （1 ‑4） 的长臂； 所述第四偏振分束旋转器 （1 ‑4‑1） 的第三 端口通过第一调相器 （1 ‑4‑3） 连接法 拉第旋光片 （3） ， 构成双向不 等臂干涉仪1 ‑4的短臂； 所述光波导延时线 （1 ‑4‑2） 和第一调相器 （1 ‑4‑3） 连接法拉第 旋光片 （3） 的另一侧对应 位置镀有反射膜 （1 ‑4‑4） 。 4.如权利要求1所述的用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征在于， 所述双向 不等臂干涉仪 （1 ‑4） 包括第五偏振分束旋转器 （1 ‑4‑5） 、 第六偏振分束旋转器 （1 ‑4‑6） 和第 二调相器 （1 ‑4‑7） ，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115001593 B 2所述第五偏振分束旋转器 （1 ‑4‑5） 的第一端口连接光波导L4， 所述第六偏振分束旋转 器 （1‑4‑6） 的第一端口连接光波导 L5； 所述第五偏振分束旋转器 （1 ‑4‑5） 的第二端口与第六偏振分束旋转器 （1 ‑4‑6） 的第二 端口相连， 构成双向不等臂干涉仪 （1 ‑4） 的短臂； 所述第五偏振分束旋转器 （1 ‑4‑5） 的第三 端口通过第二调相器 （1 ‑4‑7） 连接第六偏振分束旋转器 （1 ‑4‑6） 的第三端口， 构成双向不等 臂干涉仪 （1 ‑4） 的长臂。 5.如权利要求1所述的用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征在于， 所述双向 不等臂干涉仪 （1 ‑4） 包括第七偏振分束旋转器 （1 ‑4‑8） 和第三调相器 （1 ‑4‑9） ， 所述第七偏振分束旋转器 （1 ‑4‑8） 的第一端口和第二端口分别 对应地连接光波导L4和 光波导L5； 所述第七偏振分束旋转器 （1 ‑4‑8） 的第三端口和第四端口通过第三调相器 （1 ‑4‑ 9） 相连， 构成双向不 等臂干涉仪 （1 ‑4） 的长臂。 6.如权利要求1或2或3或4或5所述的用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征 在于， 所述半波片 （2） 的快轴方向与光波导中的TE偏振方向夹角为22.5 °， 所述法拉第旋光 片 （3） 的偏振旋转角度为 45°。 7.如权利要求1或2或3或4或5所述的用于量子密钥分发的混合集成接收芯片， 其特征 在于， 所述 光波导L1和光波导 L2的长度相等， 所述 光波导L4和光波导 L5的长度相等。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115001593 B 3