基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片，包括热沉基板、激光器、分束器、至少两个光电探测器，其中，所述激光器固定在所述热沉基板的第一端，至少两个所述光电探测器固定在所述热沉基板的第二端，所述分束器固定在所述热沉基板的中部，且所述激光器的光线出口与所述分束器的光路入口对齐设置，至少两个所述光电探测器分别位于所述分束器的光路出口处。本实用新型专利技术采用光子集成技术，将激光器、分束器和光电探测器耦合后，固定在热沉基体上进行封装，大大缩小产品体积，减少光纤的应用以及光纤自身性能带来的弊端，提升产品性能和使用寿命；同时，封装后的产品引脚规格统一，可以直接使用机器贴装在印刷电路板上。印刷电路板上。印刷电路板上。

【技术实现步骤摘要】
基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片


[0001]本技术涉及量子通信相关
，尤其涉及一种基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片。

技术介绍

[0002]真空涨落技术的基本原理是，在量子光学中，真空态在相空间中的振幅和相位的正交分量不能同时被精确地探测。量子随机数发生器主要应用于量子加密、量子通信、光纤通信等领域，但不局限于这几个领域。
[0003]传统的光学结构中，光纤分束器、激光器、探测器等器件独立封装，器件之间使用光纤连接。一方面，各分立器件体积大，光纤弯曲半径大，导致设备体积大，各器件引脚规格不统一，排布复杂，在使用时需要手工焊接在印刷电路板上；另一方面，光纤易折断，不便于安装使用，而且光纤易受到环境温度、震动等影响而导致产品性能下降。

技术实现思路

[0004]本技术旨在解决上面描述的问题。本技术的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的量子随机数发生器芯片。具体地，本技术提供能够将激光器、分束器、光电探测器集成为一体的真空涨落量子随机数发生器芯片。
[0005]针对上述技术问题，本技术提供了一种基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片，所述真空涨落量子随机数发生器芯片包括热沉基板、激光器、分束器、至少两个光电探测器，其中，所述激光器固定在所述热沉基板的第一端，至少两个所述光电探测器固定在所述热沉基板的第二端，所述分束器固定在所述热沉基板的中部，且所述激光器的光线出口与所述分束器的光路入口对齐设置，至少两个所述光电探测器分别位于所述分束器的光路出口处。
[0006]其中，所述真空涨落量子随机数发生器芯片还包括半导体制冷器，所述半导体制冷器固定在所述热沉基板的第一端，所述激光器固定在所述半导体制冷器上。
[0007]其中，所述真空涨落量子随机数发生器芯片还包括透镜，所述透镜位于所述激光器的光线出口与所述分束器的光路入口之间。
[0008]其中，所述分束器为Y波导分束器，例如，PLC光波导。
[0009]其中，所述激光器可以但不限于采用DFB腔激光器。
[0010]其中，所述分束器的出射端为45
°
斜面结构。
[0011]其中，所述光电探测器的数量与所述分束器的出路端口数量相等。
[0012]本技术采用光子集成技术，将激光器、分束器和光电探测器耦合后，固定在热沉基体上进行封装，大大缩小产品体积，减少光纤的应用以及光纤自身性能带来的弊端，提升产品性能和使用寿命；同时，封装后的产品引脚规格统一，可以直接使用机器贴装在印刷电路板上。
[0013]参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本技术的其他特性特征和优
点将变得清晰。
附图说明
[0014]并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且与描述一起用于解释本技术的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本技术的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1示例性地示出了本技术的真空涨落量子随机数发生器芯片的结构示意图。
具体实施方式
[0016]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0017]现有的技术中，激光器、分束器、光电探测器是分立的器件，单独封装。有源器件和无源器件之间通过光纤连接，产品整体体积大，光纤易损坏。专利技术人利用光子集成技术，将激光器、分束器和光电探测器等有源器件和无源器件通过耦合等方式集成在一个芯片上进行封装，大大缩小产品体积，减少光纤的应用以及光纤自身性能带来的弊端，提升产品性能和使用寿命；同时，封装后的产品引脚规格统一，可以直接使用机器贴装在印刷电路板上。
[0018]下面结合附图，对根据本技术所提供的基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片进行详细说明。
[0019]图1示出了本技术的真空涨落量子随机数发生器芯片的结构示意图，参照图1所示，该真空涨落量子随机数发生器芯片包括热沉基板1、激光器2、分束器3、至少两个光电探测器4。其中，激光器2固定在热沉基板1的第一端，用作量子随机数发生器的光源；至少两个光电探测器4固定在热沉基板1的第二端，用于探测分束器3发出的各路光信号强度，并将各路光信号分别转换为电信号输出；分束器3固定在热沉基板1的中部，用于两激光器2发出的光信号分为至少两路并输出。
[0020]具体地，激光器2的光线出口与分束器3的光路入口对齐设置，至少两个光电探测器4分别位于分束器3的光路出口处。
[0021]其中，光电探测器4的数量与分束器3的出路端口数量相等，例如，分束器3为两路光分束器时，对应设置两个光电探测器4。
[0022]在一个可选的实施例中，该真空涨落量子随机数发生器芯片还包括半导体制冷器5，用于控制激光器2的温度，保证激光器2的出射光稳定性以及激光器2的使用寿命。具体地，半导体制冷器5固定在热沉基板1的第一端，激光器2固定在半导体制冷器5上。
[0023]在一个可选实施例中，真空涨落量子随机数发生器芯片还包括透镜6，透镜6位于激光器2的光线出口与分束器3的光路入口之间，用于将激光器2发出的光束汇聚至分束器3
的光路入口，提高光传导率。具体地，透镜6与激光器2均设置在半导体制冷器5上，也可以直接设置在热沉基板1上。
[0024]在本技术的技术方案中，分束器3可以为一分多路分束器，也可以是N分多路分束器，N为大于1的自然数。
[0025]在一个典型的实施例中，分束器3选用Y波导分束器，例如PLC光波导分束器，包括一个光路入口和两个光路出口。相应的，该真空涨落量子随机数发生器芯片包括两个光电探测器4，分别位于分束器3的两个光路出口处。激光器2发出的激光光束由分束器3的光路入口进入，被分为两束光路后分别由两个光路出口出射至两个光电探测器4上。示例性地，所述分束器3可以为等比例光分束器，即分光比例为50％：50％，也可以为非等比例光分束器，例如分光比例可以为40％：60％。
[0026]在一个具体的实施例中，分束器3的出射端为45
°
斜面结构。各分束光经该斜面反射后，光线方向转动90度出射至光电探测器4上。在其它实施例中，分束器3的出射端也可以为其它角度的斜面结构或者是垂直的平面结构，只需保证出射光线被光电探测器4准确接收即可。
[0027]本技术的真空涨落量子随机数发生器芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光子集成技术的真空涨落量子随机数发生器芯片，其特征在于，所述真空涨落量子随机数发生器芯片包括热沉基板(1)、激光器(2)、分束器(3)、至少两个光电探测器(4)，其中，所述激光器(2)固定在所述热沉基板(1)的第一端，至少两个所述光电探测器(4)固定在所述热沉基板(1)的第二端，所述分束器(3)固定在所述热沉基板(1)的中部，且所述激光器(2)的光线出口与所述分束器(3)的光路入口对齐设置，至少两个所述光电探测器(4)分别位于所述分束器(3)的光路出口处。2.如权利要求1所述的真空涨落量子随机数发生器芯片，其特征在于，所述真空涨落量子随机数发生器芯片还包括半导体制冷器(5)，所述半导体制冷器(5)固定在所述热沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈切春，杨志国，
申请(专利权)人：世融能量科技有限公司，
类型：新型
国别省市：