專利名稱：單光子路由操控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單光子路由操控裝置，實(shí)現(xiàn)對單個(gè)光子路由控制，屬量子保密通訊技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
量子保密通訊是基于光量子的通訊，由量子理論保證通訊安全。量子保密通訊中信息加載在單光子上，并由單光子進(jìn)行傳輸，這樣竊聽者就不可能得到通訊信息而又不被發(fā)現(xiàn)，因此量子保密通訊可以實(shí)現(xiàn)完全保密的通訊，這在軍事機(jī)密傳送和商業(yè)信息認(rèn)證等方面都將得到廣泛的應(yīng)用。量子保密通訊與現(xiàn)有的光通訊相似，也存在對信息路徑的選擇、路由的技術(shù)問題?，F(xiàn)有的光通訊技術(shù)中路由技術(shù)發(fā)展較為全面，并且有各種路由方法和技術(shù)，但由于在量子保密通訊中是對單光子進(jìn)行路由控制，何種方法適用于單光子路由操控，至今還缺少研究，并且在單光子操控的理論上還有更深層次的物理問題值得探討。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種單光子路由操控裝置，有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，可望實(shí)現(xiàn)單光子路由操控裝置的模塊化的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用以下結(jié)構(gòu)使上述技術(shù)問題得到解決一種單光子路由操控裝置，其特征在于，由Mach-Zehnder，即M-Z干涉儀和光相位調(diào)制器組成，M-Z干涉儀由分束鏡1、3和全反鏡2、4構(gòu)成，分束鏡1、3的分束比為50％，全反鏡2、4是對單光子波長全反的全反鏡，光相位調(diào)制器是由全反鏡2通過壓電微位移器5，即PZT的微位移操控來實(shí)施的，全反鏡2固定在PZT上，輸入端6是壓電微位移器5的控制電壓輸入端；光相位調(diào)制器也可以是電光相位調(diào)制器9，即EOM，電光相位調(diào)制器9放置在分束鏡1與全反鏡2之間，輸入端10為電光相位調(diào)制器9的控制電壓輸入端，端口7、8是單光子出射端。
現(xiàn)結(jié)合


本發(fā)明的工作原理。
在圖1中，單光子沿圖示方向入射到分束鏡1，可以有兩種路徑其一沿M-Z干涉儀的一個(gè)干涉臂傳播經(jīng)全反鏡2反射到分束鏡3，然后選擇從端口8或7出射；另一沿M-Z干涉儀的另一個(gè)干涉臂傳播經(jīng)全反鏡4反射到分束鏡3，然后選擇從端口8或7出射。單光子在端口8或7的出射路線應(yīng)調(diào)整至完全重合。通過調(diào)節(jié)加在輸入端6上的控制電壓，使壓電微位移器5與全反鏡2隨之一起產(chǎn)生微位移，從而使光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生相位差，單光子由于這種相位差發(fā)生干涉，控制單光子從端口8或7出射。當(dāng)控制電壓為0伏時(shí)，壓電微位移器5與全反鏡2無位移，光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生相位差為0，單光子經(jīng)過干涉后從端口7出射，端口8無光子出射；當(dāng)控制電壓約為75伏時(shí)，壓電微位移器5與全反鏡2一起產(chǎn)生微位移，光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生相位差為π，單光子經(jīng)干涉后從端口8出射，端口7無光子出射。
同理，在圖2中，通過調(diào)節(jié)加在輸入端10上的控制電壓，可使光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生相位差，單光子由于相位差發(fā)生干涉，控制單光子從端口8或7出射。當(dāng)控制電壓為0伏時(shí)，電光相位調(diào)制器9沒有對光子相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生相位差為0，單光子經(jīng)干涉后從端口7出射，端口8無單光子出射；當(dāng)控制電壓約為5伏時(shí)，電光相位調(diào)制器9對光子相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生相位差為π，單光子經(jīng)干涉后從端口8出射，端口7無單光子出射。
綜上，本發(fā)明的裝置通過調(diào)節(jié)光相位調(diào)制器的控制電壓，改變光在M-Z干涉儀兩臂之間傳輸時(shí)產(chǎn)生的相位差，經(jīng)過單光子的干涉實(shí)現(xiàn)對單光子路由操控。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.本單光子的路由操控裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；2.路由操控在控制端利用電壓進(jìn)行控制，控制簡單；3.可望實(shí)現(xiàn)單光子路由操控裝置的模塊化。

圖1是采用壓電微位移器的單光子路由操控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1、3是分束鏡，2、4是全反鏡，5是壓電微位移器，6是控制輸入端，7、8是單光子輸出端口。
圖2是采用電光相位調(diào)制器的單光子路由操控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中9是電光相位調(diào)制器，10是控制電壓輸入端。
具體實(shí)施方案本發(fā)明特別適于用在量子保密通訊領(lǐng)域，在該領(lǐng)域中，信息加載在單光子上，利用本發(fā)明的裝置可實(shí)現(xiàn)單光子的路由操控，使得單光子沿選擇的路徑傳輸。
權(quán)利要求
1.一種單光子路由操控裝置，其特征在于，由Mach-Zehnder，即M-Z干涉儀和光相位調(diào)制器組成，M-Z干涉儀由分束鏡1、3和全反鏡2、4構(gòu)成，分束鏡1、3的分束比為50％，全反鏡2、4是對單光子波長全反的全反鏡，光相位調(diào)制器是由全反鏡2通過壓電微位移器5，即PZT的微位移操控來實(shí)施的，全反鏡2固定在PZT上，輸入端6是壓電微位移器5的控制電壓輸入端，光相位調(diào)制器也可以是電光相位調(diào)制器9，即EOM，電光相位調(diào)制器9放置在分束鏡1與全反鏡2之間，輸入端10為電光相位調(diào)制器9的控制電壓輸入端，端口7、8是單光子出射端。
全文摘要
一種單光子路由操控裝置,屬量子保密通訊技術(shù)領(lǐng)域,由Mach－Zehnder,即M－Z干涉儀和光相位調(diào)制器組成,M－Z干涉儀由分束鏡1、3和全反鏡2、4構(gòu)成,分束鏡1、3的分束比為50%,全反鏡2、4是對單光子波長全反的全反鏡。光相位調(diào)制器是由全反鏡2通過壓電微位移器5,即PZT的微位移操控來實(shí)施的,全反鏡2固定在PZT上,輸入端6是壓電微位移器5的控制電壓輸入端;光相位調(diào)制器也可以是電光相位調(diào)制器9,即EOM,EOM放置在分束鏡1與全反鏡2之間,輸入端10為電光相位調(diào)制器9的控制電壓輸入端,端口7、8是單光子出射端,具有結(jié)構(gòu)簡單,控制方便,便于實(shí)現(xiàn)模塊化等優(yōu)點(diǎn),適于用在量子保密通訊領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)單光子的路由操控。
文檔編號H04B10/30GK1377147SQ0211139
公開日2002年10月30日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者丁良恩, 馮明明, 曾和平 申請人:華東師范大學(xué)