JP2022182988A - エミッタ、通信システム、および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスを出力するように構成されたエミッタであって、第1のパルスのシーケンスのパルスを、第1の経路3と第2の経路5に分割するビームスプリッタ1と、第1の経路3のパルスの偏光状態を、第2の経路5におけるパルスの偏光状態に対して回転させる偏光回転子7と、第1の経路3に対し第2の経路5における第1のパルスのシーケンスを1周期遅延する時間遅延ユニット9と、パルスの出力シーケンスを生成するように第1の経路3からの第1のパルスのシーケンスを第2の経路5からの第1のパルスのシーケンスと合成する偏光ビームスプリッタ11と、を備える。
【選択図】図1
Description
第1のパルスのシーケンスのパルスを、各パルスが第1の経路と第2の経路とで分離されるように分割するように構成されたビームスプリッタと、第1のパルスのシーケンスは、異なった位相および第1の偏光を有し、
第1の経路または第2の経路のうちの一方におけるパルスの偏光状態を、他方の経路におけるパルスの偏光状態に対して回転させるように構成された偏光回転子と、
第1の経路における第1のパルスのシーケンスが第2の経路における第1のパルスのシーケンスに対して1周期遅延するように時間遅延を提供するように構成された時間遅延コンポーネントと、
パルスの出力シーケンスを生成するように第1の経路からの遅延した第1のパルスのシーケンスを第2の経路からの第1のパルスのシーケンスと合成するように構成された光合成コンポーネント(optical combination component)と、ここで、出力シーケンスにおける各パルスは、第2の経路からのパルスと第1の経路からの遅延パルスとを合成したものであり、合成されたパルス間の位相差と第1の経路および第2の経路の偏光とから決定された偏光を有する、を備える。
異なった位相および第1の偏光を有する第1の光パルスのシーケンスを受信することと、
第1のパルスのシーケンスのパルスを、各ビームからのパルスが第1の経路と第2の経路とで分離されるように分割することと、
第1の経路または第2の経路のうちの一方におけるパルスの偏光状態を、他方の経路におけるパルスの偏光状態に対して回転させることと、
第1の経路における第1のパルスのシーケンスを第2の経路における第1のパルスのシーケンスに対して1周期時間的に遅延させることと、
パルスの出力シーケンスを生成するように第1の経路からの遅延した第1のパルスのシーケンスを第2の経路からの第1のパルスのシーケンスと合成することと、ここで、出力シーケンスにおける各パルスは、第2の経路からのパルスと第1の経路からの遅延パルスとを合成したものであり、合成されたパルス間の位相差と第1の経路および第2の経路の偏光とから決定された偏光を有する、を備える。
上述の方法にしたがって異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスを放出することと、ここにおいて、異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスにおけるパルスは、2つの偏光基底からランダムに選択された偏光を備え、
異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスを受信機において受信し、受信機において偏光基底を変化させることと、を備える。
・ 直線偏光-基底状態H(水平偏光、すなわち0度の角度の向き)およびV(垂直偏光、すなわち90度の角度の向き)を有する
・ 対角直線偏光-基底状態D(対角偏光、すなわち45度の角度の向きであり、光が、0の位相遅延を間に有する水平の光50%と垂直方向の光50%から構成されているとみなすことと同等である)およびA(反対角偏光、すなわち-45度の角度の向きであり、光が、πの位相遅延を間に有する水平の光50%と垂直方向の光50%から構成されているとみなすことと同等である)を有する
・ 円偏光-基底状態L(左円偏光、すなわち45度の角度の向きであり、光が、π/2の位相遅延を間に有する水平の光50%と垂直方向の光50%から構成されているとみなすことと同等である)およびR(右円偏光、すなわち45度の角度の向きであり、光が、-π/2の位相遅延を間に有する水平の光50%と垂直方向の光50%から構成されているとみなすことと同等である)を有する
ψ=|E>+ejΦ|L>
ここで、|E>および|L>は、各ペアのうちの前と後のタイムビン状態を示す。パルスの各ペア間のグローバル位相は、量子鍵配送(QKD)用途のためのセキュリティ要件を満たすために位相ランダム化することができる(図1Aに「?」として示される)。
Δφ=2πΔνtm
ここで、tmは摂動の持続時間である。光注入により、この位相差は、図2Dに示すパルス生成レーザによって放出される二次パルスのペア上に転移される。
Claims (20)
- 異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスを出力するように構成されたエミッタであって、
第1のパルスのシーケンスのパルスを、各パルスが第1の経路と第2の経路とで分離されるように、分割するように構成されたビームスプリッタと、前記第1のパルスのシーケンスは、異なった位相および第1の偏光を有し、
前記第1の経路または前記第2の経路のうちの一方におけるパルスの偏光状態を、他方の経路におけるパルスの偏光状態に対して回転させるように構成された偏光回転子と、
前記第1の経路における前記第1のパルスのシーケンスが前記第2の経路における前記第1のパルスのシーケンスに対して1周期遅延するように時間遅延を提供するように構成された時間遅延コンポーネントと、
パルスの出力シーケンスを生成するように前記第1の経路からの遅延した前記第1のパルスのシーケンスを前記第2の経路からの前記第1のパルスのシーケンスと合成するように構成された光合成コンポーネントと、ここで、前記出力シーケンスにおける各パルスは、前記第2の経路からのパルスと前記第1の経路からの遅延パルスとを合成したものであり、合成されたパルス間の位相差と前記第1の経路および前記第2の経路の偏光とから決定された偏光を有する、
を備える、エミッタ。 - 前記エミッタは、異なった位相および第1の偏光を有する前記第1の光パルスのシーケンスを生成するように構成された第1の光源をさらに備える、請求項1に記載のエミッタ。
- 前記第1の光源用のコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第1の光源にパルスを出力させるように構成されており、パルスのペアは、設定数の位相差のうちの1つをランダムに選択することを可能にする位相差を有する、請求項2に記載のエミッタ。
- 前記コントローラは、前記第1の光源に、0、π/2、-π/2、およびπのうちの1つからランダムに選択された設定された位相差を有するパルスのペアを出力させるように構成されている、請求項3に記載のエミッタ。
- 前記コントローラは、前記第1の光源に前記設定された位相差を有するパルスのペアを出力させ、ランダムな位相差が、1つのペアのうちの後のパルスと後続するペアのうちの第1のパルスとの間に提供されるように構成される、請求項3または4に記載のエミッタ。
- 前記第1の光源は利得スイッチレーザであり、前記コントローラは、前記第1の光源に適用された利得を修正するように構成されている、請求項3乃至5のいずれか一項に記載のエミッタ。
- 二次レーザとして構成され、かつ前記第1の光源からシーディングパルスを受信する少なくとも1つのさらなる利得スイッチレーザをさらに備える、請求項6に記載のエミッタ。
- 前記二次レーザによって出力された前記パルスのシーケンスが前記ビームスプリッタによって分割されるように、前記ビームスプリッタより前に前記二次レーザが設けられる、請求項7に記載のエミッタ。
- 前記二次レーザは、第1の利得スイッチ二次レーザおよび第2の利得スイッチ二次レーザによって提供され、前記第1の二次レーザは、前記第1の経路内に設けられ、前記第2の二次レーザは、前記第2の経路内に設けられる、請求項7に記載のエミッタ。
- 前記第1の二次レーザが前記設定された位相差を有するパルスのペアの第2のパルスを受信したときにパルスを放出しないように前記第1の二次レーザを制御し、前記第2の二次レーザが前記設定された位相差を有するパルスのペアの前記第1のパルスを受信したときにパルスを放出しないように前記第2の二次レーザを制御するために、二次レーザコントローラが設けられる、請求項9に記載のエミッタ。
- 前記第1の経路および前記第2の経路は、偏光維持光ファイバを備え、前記偏光回転子は、一方の経路内のファイバ複屈折軸を回転させることによって設けられる、請求項1乃至10のいずれか一項に記載のエミッタ。
- 前記光合成コンポーネントは、偏光ビームスプリッタである、請求項1乃至11のいずれか一項に記載のエミッタ。
- 前記パルスの出力シーケンスの偏光を回転させるために設けられた波長板をさらに備える、請求項1乃至12のいずれか一項に記載のエミッタ。
- 前記偏光回転子は、前記第1の経路または前記第2の経路のうちの一方におけるパルスの偏光状態を、一方の経路におけるパルスが他方の経路におけるパルスに対して直交偏光を有するようにパルスの偏光状態に対して回転させるように構成されている、請求項1乃至13のいずれか一項に記載のエミッタ。
- 前記エミッタは、2つの偏光基底からランダムに選択されたパルスを出力するように構成されている、請求項1乃至14のいずれか一項に記載のエミッタ。
- 前記エミッタは、4つの状態のうちの1つを出力するように構成されており、前記4つの状態は、各偏光基底における2つの直交状態から選択される、請求項15に記載のエミッタ。
- 前記エミッタは、少なくとも1つの利得スイッチレーザを備え、前記4つの状態は、前記4つの状態の前記出力を可能にする値間で前記利得スイッチレーザの利得をランダムにスイッチすることによって選択される、請求項16に記載のエミッタ。
- 請求項15乃至17のいずれか一項に記載のエミッタと受信機とを備える通信システムであって、前記受信機は、前記エミッタからパルスを受信し、前記パルスを第1または第2の偏光基底で測定するように構成されている、通信システム。
- 異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスを放出する方法であって、
異なった位相および第1の偏光を有する第1の光パルスのシーケンスを受信することと、
前記第1のパルスのシーケンスのパルスを、各ビームからのパルスが第1の経路と第2の経路とで分離されるように分割することと、
前記第1の経路または前記第2の経路のうちの一方におけるパルスの偏光状態を、他方の経路におけるパルスの偏光状態に対して回転させることと、
前記第1の経路における前記第1のパルスのシーケンスを前記第2の経路における前記第1のパルスのシーケンスに対して1周期時間的に遅延させることと、
パルスの出力シーケンスを生成するように前記第1の経路からの遅延した前記第1のパルスのシーケンスを前記第2の経路からの前記第1のパルスのシーケンスと合成することと、ここで、前記出力シーケンスにおける各パルスは、前記第2の経路からのパルスと前記第1の経路からの遅延パルスとを合成したものであり、合成されたパルス間の位相差と前記第1の経路および前記第2の経路の偏光とから決定された偏光を有する、
を備える、方法。 - 請求項19に記載の方法にしたがって異なる偏光を有する周期的な光パルスのシーケンスを放出することと、ここにおいて、異なる偏光を有する前記周期的な光パルスのシーケンスにおけるパルスは、2つの偏光基底からランダムに選択された偏光を備え、
異なる偏光を有する前記周期的な光パルスのシーケンスを受信機において受信し、前記受信機において前記偏光基底を変化させることと、
を備える、量子通信方法。
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