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公開番号2024148142
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-17
出願番号2024024818
出願日2024-02-21
発明の名称合成ユニット
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類G02B 6/125 20060101AFI20241009BHJP(光学)
要約【課題】より安定した偏光状態をもたらすことのできる合成ユニットを提供する。
【解決手段】複数の光入力を単一の光出力へ合成する合成ユニットであって、フォトニック集積回路を備え、フォトニック集積回路は、複数の低複屈折導波路(LBW)と、各LBWが、複数の光入力のうちの光入力に結合される、複数の光入力で受信された複数の光信号を出力光信号へ合成するために、複数のLBWに結合され、および単一の光出力に結合された、少なくとも1つの低複屈折カプラ(LBC)とを備える、合成ユニット。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の光入力を単一の光出力へ合成する合成ユニットであって、
フォトニック集積回路を備え、前記フォトニック集積回路は、
複数の低複屈折導波路（ＬＢＷ）と、各ＬＢＷが、前記複数の光入力のうちの光入力に結合される、
前記複数の光入力で受信された複数の光信号を出力光信号へ合成するために、前記複数のＬＢＷに結合され、および前記単一の光出力に結合された、少なくとも１つの低複屈折カプラ（ＬＢＣ）と
を備える、合成ユニット。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記複数の光入力は、少なくとも３つの光入力を備え、
ここにおいて、前記少なくとも１つのＬＢＣは、複数の順次結合段に配置された複数のＬＢＣを備え、
ここにおいて、前記複数の順次結合段は、最終段と少なくとも１つの先行段とを備え、前記最終段は、前記単一の光出力に結合された出力ＬＢＣを有し、前記少なくとも１つの先行段は、第１の入力と第２の入力とを、後続段の入力に結合された単一のＬＢＣ出力へ合成するように構成された、少なくとも１つのＬＢＣを有する、請求項１に記載の合成ユニット。
【請求項３】
ファイバアレイをさらに備え、前記ファイバアレイは、
複数の偏波保持光ファイバ（ＰＭＦ）を備え、各ＰＭＦは、前記合成ユニットの前記複数の光入力のうちの光入力に結合され、
ここにおいて、各ＰＭＦは、高速光軸と低速光軸とを備え、ここにおいて、前記複数のＰＭＦは、互いに対して非ゼロ角度で回転される、請求項１に記載の合成ユニット。
【請求項４】
前記複数の光入力は４つの光入力を備え、前記複数のＰＭＦは４つのＰＭＦを含む、請求項３に記載の合成ユニット。
【請求項５】
送信機であって、
請求項３に記載の合成ユニットと、
複数の出力を有する光源と、各出力が、前記ファイバアレイのＰＭＦに結合され、ここにおいて、前記光源が、前記複数の出力の各々において第１の波長で光のパルスを出力するように構成される、
を備える、送信機。
【請求項６】
前記光源は、複数のレーザを備え、前記複数のレーザの各レーザは、前記複数の出力のうちの出力に結合される、請求項５に記載の送信機。
【請求項７】
前記複数のレーザの各レーザは、前記レーザの強度を変調するための制御信号を受信するように構成される、請求項６に記載の送信機。
【請求項８】
前記光源は、
レーザと、
前記レーザに結合され、前記レーザの出力を変調するように構成された出力強度変調器と、
複数の強度変調器と、各強度変調器が、前記複数の出力のうちの出力に結合され、制御信号に応答して前記出力における光の出力を透過または遮断するように構成される、
を備える、請求項５に記載の送信機。
【請求項９】
前記光源は、複数の位相変調器をさらに備え、各位相変調器は、前記複数の強度変調器のそれぞれの強度変調器に結合され、前記制御信号に応答して、受信された光の位相を調整するように構成される、請求項８に記載の送信機。
【請求項１０】
送信機であって、
請求項１に記載の合成ユニットと、
複数の出力を有する光源と、各出力が、前記複数の光入力のうちの光入力に結合される、
を備え、
ここにおいて、前記光源が、前記複数の出力の各々において第１の波長で光のパルスを出力するように構成される、送信機。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、合成ユニット、ならびに量子通信システムおよび方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
量子通信システムでは、情報は、単一光子などの符号化された単一量子によって送信機と受信機との間で送られる。各光子は、偏光などの光子の特性上に符号化され得る１ビットの情報を搬送する。
【０００３】
量子鍵配送（ＱＫＤ）は、しばしば「アリス」と呼ばれる送信機と、しばしば「ボブ」と呼ばれる受信機との二者間で、暗号鍵の共有をもたらす技法である。この技法の魅力は、しばしば「イブ」と呼ばれる不正な盗聴者に鍵の任意の部分が知られた可能性があるかどうかのテストを提供するということである。量子鍵配送の多くの形態において、アリスとボブは、ビット値を符号化するための２つ以上の非直交基底を使用する。量子力学の法則は、コピーにエラーを生じることなしに未知の量子状態がクローン化され得ないことを要求する。各々の符号化基底の事前知識なしでのイブによる光子の測定は、符号化シンボルの推定にエラーをもたらす。彼女がボブに光子を再送したとき、状態はもはやアリスにより当初送られたものと同じでなく、アリスとボブの間で共有される最終的ビット値にエラーを生じる。したがって、それらの共通のビット列の一部を比較することによって、アリスとボブは、イブがどれだけの情報を得たかを定量化することができる。
【０００４】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態が例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図１は、実施形態による合成ユニットの概略図である。
図２Ａは、実施形態による合成ユニットの概略図である。
図２Ｂは、実施形態による合成ユニットの概略図である。
図３は、実施形態による送信機を示す図である。
図４は、実施形態によるファイバアセンブリの第１の端部および第２の端部の断面図である。
図５は、実施形態による光源の概略図である。
図６は、実施形態による光源の概略図である。
図７Ａは、実施形態による送信機の概略図である。
図７Ｂは、実施形態による光源の端部の断面図である。
図８は、実施形態による量子通信システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
様々な態様および実施形態が添付の特許請求の範囲に記載されている。
【０００７】
実施形態において、複数の光入力を単一の光出力へ合成する合成ユニットであって、
フォトニック集積回路を備え、フォトニック集積回路は、
複数の低複屈折導波路（ＬＢＷ）と、各ＬＢＷが、複数の光入力のうちの光入力に結合される、
複数の光入力で受信された複数の光信号を出力光信号へ合成するために、複数のＬＢＷに結合され、および単一の光出力に結合された、少なくとも１つの低複屈折カプラ（ＬＢＣ）と
を備える、合成ユニットが提供される。
【０００８】
光偏光状態を変調することによって情報が符号化されることが可能であり、実際の用途では、２つの直交基底状態を備える以下の互いに偏らない基底から状態が選ばれ得る。これらは、それぞれ角度０度および９０度で配向される直線偏光状態の水平「Ｈ」および垂直「Ｖ」、ならびに、それぞれ４５度および－４５度で配向される対角線形偏光状態の対角「Ｄ」および反対角「Ａ」を含む互いに偏らない基底であり得る。
【０００９】
量子通信システムの実施形態では、量子情報は偏光基底を使用して光子などの単一量子上に符号化され得る。光子は、量子エンコーダや量子デコーダなどの光学デバイス内の光学コンポーネントを通して、および自由空間内、光ファイバ内、またはオンチップの量子通信チャネルを介して送信される。偏光光子はまた、光学デバイス内で一緒に合成されて、さらなる偏光状態を生じ得る。
【００１０】
本明細書に記載の実施形態は、改善された安定性、小さい設置面積（footprint：フットプリント）、および符号化された光子の識別不能性を確実にする正確なアライメントを有する、量子情報の通信を容易にする。
（【００１１】以降は省略されています）

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