(57)【要約】【解決手段】  本発明は、伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる角周波数Ωの電気信号によって変調される、角周波数ω０の少なくとも１つの光信号を含む光信号を受信するためのデバイス（１００）に関する。本受信機デバイス（１００）は、変調された角周波数ω０の光信号を異なる偏光の第１及び第２の光信号に分離するための偏光分離器（１０５）と、２つの電気信号を取得するための手段（１４０，１０２，１０３，１０４）と、上記第１の電気信号からの上記第１の光信号を変調するための手段（１１０ａ）と、上記第２の電気信号からの上記第２の光信号を変調するための手段（１１０ｂ）と、上記変調された第１の光信号と上記変調された第２の光信号とを結合して再結合された光信号を形成する手段（１１５）と、を備える。【選択図】  図１
2009503971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ω０である少なくとも１つの光信号を含む光信号を受信するためのデバイス（１００）であって、
上記変調される角周波数ω０の光信号（Ｓ１１１）を同一方向へ伝搬する第１（Ｓ１１１ａ）及び第２の（Ｓ１１１ｂ）光信号に分離するための偏光分離器（１０５）を備え、上記第１の光信号（Ｓ１１１ａ）は第１の偏光を有しかつ上記第２の光信号（Ｓ１１１ｂ）は第２の偏光を有し、
角周波数Ω及び位相φ２の第１及び第２の電気信号を取得する手段（１４０，１０２，１０３，１０４）と、
上記角周波数Ω及び位相φ２の上記第１の電気信号からの上記第１の光信号を変調する手段（１１０ａ）と、
上記角周波数Ω及び位相φ２の上記第２の電気信号からの上記第２の光信号を変調する手段（１１０ｂ）と、
上記変調された第１の光信号と上記変調された第２の光信号とを結合して再結合された光信号を形成する手段（１１５）と、を備えることを特徴とする受信デバイス（１００）。
【請求項２】
上記第１の光信号及び第２の光信号を変調する手段は、位相変調器または強度変調器もしくは電気吸収変調器であることを特徴とする、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
上記第１及び第２の光信号の振幅及び／または位相は独立して調節されることを特徴とする、請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
上記データは暗号鍵であることと、上記光信号は光子を備える少なくとも１つの変調側波帯から成ることを特徴とする、請求項１から３における任意の請求項記載のデバイス。
【請求項５】
上記光信号は上記角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ωｓの光信号（Ｓ１２１）も含むことと、上記角周波数Ω及び位相φ２の電気信号を取得する手段は、
上記光信号において、上記角周波数ωｓの光信号から上記角周波数ω０の変調光信号を分離する波長デマルチプレクサ（１４０）と、
角周波数Ωの同期電気信号を形成するために、上記角周波数ωｓの変調光信号の光子を検出する検出器（１０２）と、
上記位相φ２の同期電気信号の位相シフタ（１０３）と、を備えることを特徴とする、請求項４記載のデバイス。
【請求項６】
上記デバイスはさらに、その角周波数が上記角周波数ω０の光信号の変調から発生する変調側波帯の一方の角周波数に一致する光信号を形成するための少なくとも１つのフィルタ（１２０）と、上記変調側波帯を含む光信号内の少なくとも１つの光子を検出するための少なくとも１つの検出器（１３０）と、を備えることを特徴とする、請求項５記載のデバイス。
【請求項７】
上記フィルタはファブリ−ペロ共振器であることと、上記デバイスは上記ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段（３０）も備えることを特徴とする、請求項６記載のデバイス。
【請求項８】
上記光信号は２つの変調側波帯から成ることと、上記ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段は、上記変調側波帯の一方または他方を含む光信号を形成するために、上記ファブリ−ペロ共振器の特性を変えることを特徴とする、請求項７記載のデバイス。
【請求項９】
上記ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段は、予め決められた時間間隔に渡って検出される光子の数に従って上記ファブリ−ペロ共振器の特性を変えることを特徴とする、請求項７記載のデバイス。
【請求項１０】
上記ファブリ−ペロ共振器は温度調節デバイスに関連づけられることと、上記ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段は調節温度を変える手段を備えることを特徴とする、請求項７記載のデバイス。
【請求項１１】
伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ω０である少なくとも１つの光信号を含む光信号を送信するためのシステムであって、
伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる上記角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ω０の光信号を形成することができる送信デバイス（１６０）と、
受信デバイス（１００）であって、
上記変調光信号ω０を同一方向へ伝搬する第１及び第２の光信号に分離するための偏光分離器（１０５）を備え、上記第１の光信号は第１の偏光を有しかつ上記第２の光信号は第２の偏光を有し、
角周波数Ω及び位相φ２の第１及び第２の電気信号を取得する手段（１４０，１０２，１０３，１０４）と、
上記角周波数Ω及び位相φ２の上記第１の電気信号からの上記第１の光信号を変調する手段（１１０ａ）と、
上記角周波数Ω及び位相φ２の上記第２の電気信号からの上記第２の光信号を変調する手段（１１０ｂ）と、
上記変調された第１の光信号と上記変調された第２の光信号とを結合して再結合された光信号を形成する手段（１１５）と、を備える受信デバイス（１００）と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
上記受信デバイスは、上記光信号に含まれる光子を検出する手段と、予め決められた時間間隔に渡って検出される光子の数を計数する手段と、上記光信号の角周波数ω０を変調するためにデータを上記送信デバイスへ転送する手段も備えることを特徴とする、請求項１１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相が変わる、電気信号によって変調される少なくとも１つの光信号を含む光信号を受信するための光伝送システムとデバイスに関する。より具体的には、本発明は、情報転送保護の分野及び特に量子暗号分野に応用が存在する。
【背景技術】
【０００２】
ある暗号システムでは、情報は、送信者及び受信者に知られている予め決められたアルゴリズムによって送信者側で符号化され、かつ受信者により復号される。システムのセキュリティは、アルゴリズムが使用する鍵が唯一認可された送信者及び受信者にのみ知られるという事実に依存する。
【０００３】
量子暗号は、第三者のデバイスが鍵を伝える信号を捕捉すれば、送信者及び受信者はその鍵が第三者のデバイスによって捕捉されたかどうかを決定できることを保証するようにして、アルゴリズムの鍵を配送することを可能にする。
【０００４】
量子暗号においては、送信デバイス及び受信デバイスによって２つの通信チャネルが選好的に使用される。量子チャネルとして知られる第１の通信チャネルは、量子鍵の光子形式での伝送に使用される。公衆チャネルとして知られる第２の通信チャネルは、量子チャネル上の鍵の伝送が第三者のデバイスによって歪曲され捕捉されているか否かをチェックする目的で送信者及び受信者がデータを交換するために使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
暗号鍵の転送は、従来、下記のように行われる。
第１のステップにおいて、送信デバイスは量子チャネル上で光子シーケンスを送信し、各光子の量子状態をランダムに選定する。各光子の状態は、送信及び受信デバイスに知られている規則に従って選定される。選定される状態の幾つかは非直交であり、よって、これらを確実に区別化することは不可能である。
【０００６】
受信デバイスは、少なくとも２つの決定規則から１つの決定規則をランダムに、かつ送信デバイスが使用するものに関わりなく選定する。受信デバイスが送信デバイスと同じ決定規則を使用していれば、受信デバイスは送信されるビットの値を明白に決定する。受信デバイスが、送信者により選定される状態に適合しない決定規則、または送信者により選定される決定規則を使用していれば、達成される結果は送信されるビットの値を決定することを不可能にする。従って、ビット１またはビット０で終結する確率は等しい。従って、測定は決定的でない。
【０００７】
光子の送信が終了すると、受信デバイスは、公衆チャネルを介して送信デバイスへ、受信された各光子の決定規則を開示する。測定の結果は、当然ながら秘密のままである。この方法による送信側及び受信デバイスは、決定的でない全ての結果を排除する。最後に、両者は暗号鍵として使用できるランダムなビット・シーケンスを共有する。
【０００８】
量子暗号技術は、様々なものが提案されている。あるものは、バイナリ情報をコード化するために光子の偏光状態を使用し、他は位相変調を使用する。位相変調を使用する量子暗号の場合、第１のソリューションは、様々な光信号間と時間で分離される少なくとも２つの光信号間との光路の差を導入することにより、情報を伝送する位相差を導入することから成る。第２のソリューションは、周波数領域で分離される少なくとも２つの光信号間の、情報を伝送する位相差を導入することより成る。この位相差は、光信号を周期的に変調することによって実行される。
【０００９】
上述の暗号技術は、主として光子伝送に使用される媒体に関する偏光の変動を感受する。光子の伝送媒体は、例えば大気または光ファイバであるが、これらに限定されない。偏光におけるこれらの変動は、例えばその温度の変化等の媒体環境に関連する。
本発明は、偏光の変動に対して不感受性であり、よって量子暗号技術による鍵の伝送を長距離でかつ／または経時的な高信頼性で可能にする受信デバイスを提案することにより、先行技術における上述の欠点を解決する。
【００１０】
この目的に沿って、本発明は、第１の態様により、伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ω０である少なくとも１つの光信号を含む光信号を受信するためのデバイスを提案し、本受信デバイスは、
角周波数ω０の変調光信号を同一方向へ伝搬する第１及び第２の光信号に分離するための偏光分離器を備え、上記第１の光信号は第１の偏光を有しかつ上記第２の光信号は第２の偏光を有し、
角周波数Ω及び位相φ２の第１及び第２の電気信号を取得する手段と、
角周波数Ω及び位相φ２の上記第１の電気信号からの上記第１の光信号を変調する手段と、
角周波数Ω及び位相φ２の上記第２の電気信号からの上記第２の光信号を変調する手段と、
上記変調された第１の光信号と上記変調された第２の光信号とを結合して再結合された光信号を形成する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ω０である少なくとも１つの光信号を含む光信号を送信するためのシステムに関し、本システムは、
−  伝送されるべき少なくとも１つのデータ・ビットの値に従ってその位相φ１が変わる角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ω０の光信号を形成することができる送信デバイスと、
受信デバイスであって、
変調光信号ω０を同一方向へ伝搬する第１及び第２の光信号に分離するための偏光分離器を備え、上記第１の光信号は第１の偏光を有しかつ上記第２の光信号は第２の偏光を有し、
角周波数Ω及び位相φ２の第１及び第２の電気信号を取得する手段と、
角周波数Ω及び位相φ２の上記第１の電気信号を使用して上記第１の光信号を変調する手段と、
角周波数Ω及び位相φ２の上記第２の電気信号を使用して上記第２の光信号を変調する手段と、
上記変調された第１の光信号と上記変調された第２の光信号とを結合して再結合された光信号を形成する手段と、を備える受信デバイスと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
こうして、偏光の変動に対して不感受性である再結合された光信号が取得される。従って、この不感受性により、長距離及び／または経時的に高信頼性のデータ伝送が可能となる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、受信デバイスは、光信号に含まれる光子を検出する手段と、予め決められた時間間隔に渡って検出される光子の数を計数する手段と、光信号の角周波数ω０を変調するためにデータを送信デバイスへ転送する手段も備える。
従って、本受信デバイスは、例えば温度または経時的変化に関する光信号の周波数の変動に対して不感受性である。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、上記第１の光信号及び第２の光信号を変調する手段は、位相変調器または強度変調器もしくは電界吸収変調器である。
本発明の別の態様によれば、第１及び第２の光信号の振幅及び／または位相は独立して調節される。
従って、能動及び／または受動成分に関する分散は排除される。
本発明の別の態様によれば、データは暗号鍵であり、光信号は光子を備える少なくとも１つの変調側波帯から成る。
【００１５】
従って、暗号鍵の長距離送信が可能である。
本発明の別の態様によれば、光信号は角周波数Ωの電気信号により変調される角周波数ωｓの光信号も含み、角周波数Ω及び位相φ２の電気信号を取得する手段は、
上記光信号において、角周波数ωｓの光信号から角周波数ω０の変調光信号を分離する波長デマルチプレクサ（１４０）と、
角周波数Ωの同期電気信号を形成するために、角周波数ωｓの変調光信号の光子を検出する検出器と、
位相φ２の同期電気信号の位相シフタと、を備える。
従って、受信デバイスは、受信される光信号の光路の変動に関する変動に対して不感受性である同期信号を有する。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、本デバイスはさらに、その角周波数が角周波数ω０の光信号の変調から発生する変調側波帯の一方の角周波数に一致する光信号を形成するための少なくとも１つのフィルタと、変調側波帯を含む光信号内の少なくとも１つの光子を検出するための少なくとも１つの検出器と、を備える。従って、受信デバイスのコスト及びサイズは低減される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、上記フィルタはファブリ−ペロ共振器であり、上記デバイスは、ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段も備える。
従って、ファブリ−ペロ共振器の特性を調節することが可能である。
本発明の別の態様によれば、光信号は２つの変調側波帯から成り、ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段は、変調側波帯の一方または他方を含む光信号を形成するために、ファブリ−ペロ共振器の特性を変える。
従って、暗号鍵の検出に使用される変調側波帯を選定することが可能である。よって、スパイ・デバイスが、上記受信デバイス及び／または暗号鍵を検出する光信号を送る送信デバイスなしに暗号鍵を検出することは、より困難である。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段は、予め決められた時間間隔に渡って検出される光子の数に従ってファブリ−ペロ共振器の特性を変える。
従って、受信デバイスは、例えば温度または経時的変化に関する光信号の周波数の変動に対して不感受性である。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、ファブリ−ペロ共振器は温度調節デバイスに関連づけられ、ファブリ−ペロ共振器の特性を変える手段は、調節温度を変える手段を備える。
従って、ファブリ−ペロ共振器の特性は、単純な方法で変えられる。
【００２０】
本発明の上述の特徴並びに他の特徴は、添付の図面に関連して行う以下の例示的実施形態の説明を読めばさらに明らかとなるであろう。
【００２１】
図１は、本発明による光伝送システムのアーキテクチャを示す。
図１に示す光伝送システムは、具体的には、暗号鍵の伝送に適応される。
暗号鍵を安全に光伝送するための本システムでは、送信デバイス１６０は、伝送媒体１５０によって暗号鍵を受信デバイス１００へ送信する。
【００２２】
伝送媒体１５０は量子チャネルであり、例えば光ファイバである。ある変形実施形態によれば、伝送媒体１５０は大気である場合もある。
放出デバイス１６０は、公衆チャネル１７０によって受信デバイス１００にも接続される。例えば、公衆チャネル１７０は、例えばＩＰ型のネットワークまたは電話型の通信網等の公衆通信網に含まれる。公衆チャネル１７０によって、送信デバイス１６０と受信デバイス１００とは、先に述べたように鍵を交換すべく情報を交換する。
【００２３】
送信デバイス１６０は、角周波数Ωの正弦波発振器１６１を備える。発振器１６１により配信される正弦波電気信号は、次に、出力分割器１６２または「パワー・スプリッタ」によって２つの信号Ｓ１及びＳ２に分離される。信号Ｓ１及びＳ２は、好適には同じ振幅である。
【００２４】
信号Ｓ１は、次に、位相シフト回路１６３によって位相シフトされる。信号Ｓ１の位相シフトは、送信されるべき情報ビットをコード化することを可能にする。送信されるべき情報ビットの値に従って、位相差φ１は、Ｂ９２  ２ステート・プロトコルが使用される場合は０またはП／２に等しく、ＢＢ８４プロトコルが使用される場合は０またはП／２、Пまたは３П／２に等しい。ＢＢ８４プロトコルは、Ｃ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔｔ、Ｇ．Ｂｒａｓｓａｒｄ共著の刊行物「量子暗号：公開鍵配送とコイン・トス」コンピュータ、システム及び信号処理に関するＩＥＥＥインターナショナル会報、インド、バンガロール（ＩＥＥＥニューヨーク、１９８４年）、１７５−１７９ページ、に記述されている。
【００２５】
Ｂ９２プロトコルは、Ｃ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔｔ著刊行物「２つの非直交ステートを使用する量子暗号」物理レビュー書簡集第６８巻第２１号、３１２１−３１２４ページ、１９９２年、に記述されている。
【００２６】
位相外れの電気信号Ｓ１は、次に、光信号を放出するソース１６４へ転送され、ソース１６４は、角周波数ω０の光信号をこの位相外れの信号Ｓ１で変調する。光信号を送信するソース１６４は、例えば、レーザ・ダイオード１６４ａと、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶基板上へ集積される電気光学変調器１６４ｂまたは好適にはレーザ・ダイオード１６４ａのチップ上へ集積される電界吸収変調器とから成るが、この限りではない。
【００２７】
光信号を放出するソース１６４は、光信号を、ｍ１で示される選好的には１より遙かに小さい変調係数を有する位相外れの信号Ｓ１によって変調する。ここで、レーザ・ダイオード１６４の強度位相変調比は無視できるものであり、放出ソース１６４により形成される光信号Ｓ１は、
2009503971.tif 000003
2009503971.tif 000004
として概算されることは留意されるべきである。ここで、Ｅ０は信号Ｅ１１（ｔ）のピーク振幅である。
【００２８】
信号Ｅ１１（ｔ）のスペクトル電力密度は、ω０／２Пにおける周波数伝送ラインと、（ω０＋Ω）／２Пにおける周波数変調側波帯と、（ω０−Ω）／２Пにおける周波数変調側波帯とから成る。
【００２９】
本発明の変形実施形態では、レーザ・ダイオード１６４ａは、「分散型フィードバック」の頭字語をとったＤＦＢダイオードであり、その角周波数ω０は、受信デバイス１００から伝送媒体１５０または公衆チャネル１７０によって受信される命令に従って、例えばその動作温度の変化によって修正される。
【００３０】
電気信号Ｓ２は、ソース１６５へ転送される。ソース１６５は、同期信号Ｓ２を形成するために信号Ｓ２により角周波数ω０とは異なる角周波数ωｓの光信号を変調する光信号を送る。光信号を送信するソース１６５は、例えば、レーザ・ダイオード１６５ａと、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶基板上へ集積される電気光学変調器１６５ｂまたは好適にはレーザ・ダイオードのチップ上へ集積される電界吸収変調器とから成るが、この限りではない。
【００３１】
光信号Ｓ１１及びＳ１２は、次に、波長マルチプレクサ１６６によって多重化され、量子チャネル１５０上で送信される。
ここで、第１の変形実施形態において、送信デバイス１６０はパワー・スプリッタ１６２、送信ソース１６５及び波長マルチプレクサ１６６の何れも保有しない点が留意されるべきである。この変形実施形態によれば、信号Ｓ１１のみが形成され、量子チャネル１５０上で転送される。
【００３２】
ここで、光信号は、量子チャネル上での送信に先行して、各変調側波帯に２つ以上の光子を有する確率が低いように減衰される点は留意されるべきである。典型的には、変調側波帯毎に１つの光子を有する確率は、各パルスで０．０１未満である。
【００３３】
受信デバイス１００は、受信される信号において光信号Ｓ１２１または基準信号Ｓ１２１から光信号Ｓ１１１または量子信号Ｓ１１１を分離する波長デマルチプレクサ１４０を備える。
【００３４】
ここで、基準信号Ｓ１２１により、受信デバイス１００において、送信デバイス１６０の角周波数Ωの信号上で同期される局部発振器を有することが回避される点は留意されるべきである。
【００３５】
角周波数ωｓの基準信号Ｓ１２１は、例えばアバランシェ・フォトダイオード等の検出器１０２へ転送される。
【００３６】
検出器１０２は、送信デバイス１６０の発振器１６１により配信される信号と同じ角周波数Ωを有する電気信号Ｓ１２２を生成する。
【００３７】
第１の変形実施形態によれば、受信される光信号の角周波数Ωの電気信号Ｓ１２２を取得する代わりに、受信デバイス１００は、角周波数Ωの局部発振器並びにその局部発振器を送信デバイス１６０の局部発振器１６１と同期させる手段を備えることは留意されるべきである。
【００３８】
電気信号Ｓ１２２は、次に、位相シフト回路１０３によって位相シフトされる。位相シフト回路１０３は、電気信号Ｓ１２２を位相差φ２＋П／２だけシフトする。位相差φ２は、Ｂ９２  ２ステート・プロトコルが使用される場合は０またはП／２に等しく、ＢＢ８４プロトコルが使用される場合は０またはП／２、Пまたは３П／２に等しい。
【００３９】
位相外れの電気信号Ｓ１２３は、次に、パワー・スプリッタ１０４によって同じ振幅を有する２つの電気信号Ｓ１２３ａとＳ１２３ｂとに分離される。電気信号Ｓ１２３ａ及びＳ１２３ｂの位相と振幅は、増幅器（図１には示されていない）等の能動エレメントの特性または電気信号Ｓ１２３ａ及びＳ１２３ｂを運ぶトラックの長さ等の受動エレメントの特性に関する位相の振幅変動を等化すべく調整され、位相変調器１１０ａ及び１１０ｂにおいてｍ１／２に等しい変調係数ｍ２が取得される。
【００４０】
電気信号Ｓ１２３ａ及びＳ１２３ｂは各々、変調器１１０ａ及び１１０ｂにより変調信号として使用される。
本発明によれば、量子信号Ｓ１１１は偏光分離器１０５へ転送される。偏光分離器１０５は、受信される任意の偏光の量子信号Ｓ１１１を、同一方向へ、但し異なる偏光に従って伝搬する２つの光信号Ｓ１１１ａとＳ１１１ｂとに分離する。これらの偏光は、好適には直交性である。
【００４１】
受信される量子信号Ｓ１１１の電界は、直交する基準フレーム内に示され、その軸
2009503971.tif 000005
及び
2009503971.tif 000006
は、
2009503971.tif 000007
の形式の偏光分離器１０５の軸である。ここで、Ａ及びＢは各々、軸
2009503971.tif 000008
及び
2009503971.tif 000009
上の電界
2009503971.tif 000010
の投影である。
【００４２】
ここで、Ａ及びＢが次式、
2009503971.tif 000011
を満足することは留意されるべきである。
従って、量子信号Ｓ１１１は、その電界が、
2009503971.tif 000012
である光信号Ｓ１１１ａまたは量子信号Ｓ１１１ａに分割され、かつ、その電界が、
2009503971.tif 000013
である光信号Ｓ１１１ｂまたは量子信号Ｓ１１１ｂに分割される。
【００４３】
偏光分離器１０５は、例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から「Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  ＰＢＳ−００１−Ｐ−０３−ＳＭ−ＦＣ／ＰＣ」の名称で市販されている偏光分離器であるが、この限りではない。
【００４４】
量子信号Ｓ１１１ａ及びＳ１１１ｂは各々、位相変調器１１０ａ及び位相変調器１１０ｂへ送信される。ある変形例では、変調器１１０ａ及び１１０ｂは強度変調器または電界吸収変調器である。
【００４５】
変調器１１０ａは、電気信号Ｓ１２３ａによって量子信号Ｓ１１１ａを変調し、位相変調器１１０ｂは、電気信号Ｓ１２３ｂによって量子信号Ｓ１１１ｂを変調する。
変調器１１０は、例えば「ＥＯｓｐａｃｅ」社により「Ｖｅｒｙ−Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ」の名称で市販されている変調器である。
【００４６】
送信デバイス１６０及び受信デバイス１００が同相であれば、即ち、φ１とφ２が等しければ、角周波数ω０＋Ωの変調側波帯は最大であり、角周波数ω０−Ωの変調側波帯はゼロである。
【００４７】
これに対して、送信デバイス１６０及び受信デバイス１００が反対位相であれば、角周波数ω０−Ωの変調側波帯は最大であり、角周波数ω０＋Ωの変調側波帯はゼロである。
位相変調器１１０ａの出力における角周波数ω０±Ωの帯域内の量子信号Ｓ１１２ａの強度は、
2009503971.tif 000014
に比例する。
【００４８】
位相変調器１１０ｂの出力における角周波数ω０±Ωの帯域内の量子信号Ｓ１１２ｂの強度は、
2009503971.tif 000015
に比例する。
【００４９】
量子信号Ｓ１１２ａ及びＳ１１２ｂは、次に、偏光分離器１０５と同一であるが逆に使用される偏光分離器１１５によって再結合される。
【００５０】
再結合の後、量子信号Ｓ１１２ａ及びＳ１１２ｂの角周波数ω０±Ωの帯域の合計強度は、
2009503971.tif 000016
に比例し、かつ単純に、
2009503971.tif 000017
に比例する。
【００５１】
ここで、合計強度はＡにもＢにも依存せず、よって受信される量子信号Ｓ１１１の偏光にも依存しないことは留意される。従って、こうして形成される受信機は偏光に対して不感受性である。
【００５２】
再結合された信号Ｓ１１３はフィルタ１２０によって濾波され、２つの変調側波帯のうちの一方のみを含む信号Ｓ１１４が形成される。フィルタ１２０は、ブラッグ・フィルタ、多層フィルタ、アレイ導波路の頭字語であるＡＷＧフィルタ、他から成る。選好的には、フィルタ１２０はファブリ−ペロ共振器である。これについては、図２に関連して詳述する。
【００５３】
再結合された信号Ｓ１１３は、ω０／２Пにおける周波数、周波数（ω０−Ω）／２Пの変調側波帯及び周波数（ω０＋Ω）／２Пの変調側波帯、の３つの周波数から成る。フィルタ１２０は再結合された信号Ｓ１１３を濾波し、周波数ω０／２Пにおける成分及び例えば周波数（ω０−Ω）／２Пにおける側波帯である一方の変調側波帯を排除する。
信号Ｓ１１４は、次に、周波数（ω０＋Ω）／２Пの側波帯内で伝送される各光子を検出する光検出器から成る量子検出器１３０によって処理される。
【００５４】
ここで、第２の変形実施形態では、受信デバイス１００が再結合された信号Ｓ１１３を濾波する２つのフィルタを備え、各々周波数（ω０−Ω）／２Пにおいて側波帯を含む第１の光信号及び周波数（ω０＋Ω）／２Пにおいて側波帯を含む第２の光信号を取得することは留意されるべきである。この第２の変形実施形態によれば、第１の光信号は、次に、周波数（ω０−Ω）／２Пの側波帯内で伝送される各光子を検出する第１の光検出器によって処理され、かつ第２の光信号は、次に、周波数（ω０−Ω）／２Пの側波帯内で伝送される各光子を検出する第２の光検出器によって処理される。
【００５５】
図２は、本発明によるファブリ−ペロ共振器を示す。
ファブリ−ペロ共振器１２０は、光ファイバ２１上へ刻み込まれる２つのブラッグ・ミラー２４ａ及び２４ｂから成り、光ファイバ２１は、例えば９μｍのコア及び１２５μｍのシースから成る。こうして形成される空胴共振器は、２つの部分２２ａ及び２２ｂで構成されるサポート内に保持される。２つの部分２２ａ及び２２ｂは、図２では光ファイバ２１を表すことができるように互いに離して提示されているが、実際には、これらの部分２２ａ及び２２ｂは優れた熱的条件を可能にすべく接触している。
【００５６】
サポート２２ａの頂部には、光ファイバ２１を加熱または冷却できるように、例えばペルチエ効果モジュール２３等の温度調節モジュール２３が置かれる。ペルチエ効果モジュール２３上には熱放散器２６が置かれ、これは、外部環境とファブリ−ペロ共振器１２０の温度との間に存在する温度差の最適化を可能にする。サポートの底部２２ｂ上には、例えばサーミスタである温度センサ２５が置かれ、これは、光ファイバ２１の温度を決定することを可能にする。
【００５７】
ファブリ−ペロ共振器１２０において、最大反射に対応するブラッグ・ミラー２４の中心波長は、温度の関数としての変数である。本発明によれば、ファブリ−ペロ共振器の温度を制御するシステムは、ファブリ−ペロ共振器１２０によって濾波される１つまたは複数の周波数帯域を調整するように実装される。
【００５８】
本発明の変形実施形態によれば、ファブリ−ペロ共振器１２０は、予め決められた時間間隔において検出される光子数に従って濾波される１つまたは複数の周波数帯域を調整するために、温度に関して制御されない。この変形例によれば、レーザ・ダイオード１６４ａの角周波数ω０は、２つの変調帯域の一方がファブリ−ペロ共振器１２０により濾波される１つまたは複数の周波数帯域内に存在するように制御される。
【００５９】
図３は、本発明による、ファブリ−ペロ共振器の温度を制御するためのシステムを示す。
再構成された信号Ｓ１１３は、先に述べたファブリ−ペロ共振器１２０によって濾波される。結果的に生じる信号Ｓ１１４は単一の周波数から成り、平均して１光子未満を含む。量子検出器１３０は、選好的には、冷却アバランシェ・フォトダイオードである。本アバランシェ・フォトダイオードは、能動トリガ及び／またはフィードバック・トリガで機能する。ここで、量子検出器が、量子検出器の性能を向上させるために、結果的に生じる信号Ｓ１１４の周波数を二重周波数に置換する手段を変数として備えることは留意されるべきである。
【００６０】
量子検出器１３０は、光子の通過を検出する。光子の通過が検出されると、量子検出器１３０は、続いて従来的なデジタル電子成分によって処理されるように適応回路３１により整形された電気パルスを放出する。適応された信号Ｓ３００は、処理ユニット３０へ転送される。処理ユニット３０は、例えば、マイクロプロセッサもしくは「デジタル信号プロセッサ」の頭字語であるＤＳＰ、またはコンピュータである。
【００６１】
処理ユニット３０は通信バス３０１を備え、これに、プロセッサ３００、不揮発性メモリ３０２、ランダム・アクセス・メモリ３０３、フィルタ・インタフェース３０５及びカウンタ３０７が接続されている。
【００６２】
また、処理ユニット３０は、ダイオード１２０の角周波数ω０の制御を提供するデータの転送を見込む、図３には示されていない通信インタフェースも備える。
不揮発性メモリ３０２は、本発明によるフィルタの周波数のスレーブ・プログラムを格納している。処理ユニット３０が起動されると、本プログラムは、この時点で本発明による実行可能コード並びに本発明の実装に必要なデータを包含しているランダム・アクセス・メモリ３０３へ転送される。
【００６３】
適応された信号Ｓ３００のパルスは、カウンタ３０７により、約数マイクロ秒から数秒までの予め決められた時間に渡って計数される。この予め決められる時間は、とりわけ、検出器の効率及び伝送チャネルの減衰に従って定義される。
【００６４】
プロセッサ３００は、カウンタ３０７によって計数されたパルス数を取得する。フィルタ１２０が周波数（ω０−Ω）／２に同調されていなければ、計数されるパルスの数は減る。プロセッサ３００は、予め決められた公式または不揮発性メモリ３０２に格納されているルックアップ・テーブルから、光ファイバ２１の温度を修正しかつ延いてはファブリ−ペロ共振器１２０により濾波される１つまたは複数の周波数帯域を調節するためにペルチエ効果モジュール２３へ配信されなければならない電気信号を決定する。指令の値が増加して検出されるパルスの数が減ると、指令の変動方向が逆転される。そうでなければ、検出されるビート数の減少が再度観察されるまで、指令の値は同一方向で変わる。
【００６５】
ある変形実施形態では、プロセッサ３００は、予め決められた公式または不揮発性メモリ３０２に格納されているルックアップ・テーブルから、ファブリ−ペロ共振器１２０により濾波される１つまたは複数の周波数帯域内に２つの変調帯域のうちの一方が包含されるべくレーザ・ダイオード１２０の角周波数ω０を修正するように送信デバイス１６０へ送信されるデータを決定する。
【００６６】
プロセッサ３００は、決定された電気信号を、ペルチエ効果モジュール２３に対応する電気信号を配信するフィルタ・インタフェース３０５へ転送する。温度の変更は、ファブリ−ペロ共振器１２０の周波数特性をシフトしかつ送信デバイス１６０のフィルタまたは正弦波発振器１６１の波長のドリフトを補正することを可能にする。
【００６７】
この変形実施形態によれば、プロセッサ３００は、決定されたデータを、通信インタフェース及び伝送媒体１５０または公衆チャネル１７０によって送信デバイス１６０へ転送する。
【００６８】
フィルタ・インタフェース３０５は、光ファイバ２１の温度が調整温度に従っているかどうかをチェックしかつ送信ソース１６４の波長または伝送周波数の変動を補正するために、サーミスタ２５によって配信される電気信号を受信することができる。
【００６９】
同様にして、プロセッサ３００は、光ファイバ２１の温度を２つの異なる設定温度にするために、電気信号をペルチエ効果モジュールへ転送することができる。これらの設定温度は、一方または他方の変調側波帯を備える光信号Ｓ１１４を取得するために、ファブリ−ペロ共振器１２０の特性を変える。これは、変調側波帯を選定することを可能にする。
プロセッサ３００は、暗号化鍵を取り決めるために使用して上記鍵を復号化及び／または暗号化デバイスもしくは任意の後続処理に転送するために、適応された信号３００のパルスを処理することができる。
【００７０】
当然ながら、本発明は、如何なる場合も本明細書に記述されている実施形態に限定されず、逆に、当業者の能力の範囲内にある任意の変形を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明による光伝送システムのアーキテクチャを示す。
【図２】本発明によるファブリ−ペロ共振器を示す。
【図３】本発明による、ファブリ−ペロ共振器の温度を制御するためのシステムを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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