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公開番号2025100307
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2024110270
出願日2024-07-09
発明の名称光デバイス、光送信機及び光量子乱数発生器
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 6/12 20060101AFI20250626BHJP(光学)
要約【課題】量子通信システムに用いられる新しい有用な光デバイスを提供する。
【解決手段】光デバイス1は、第1の出力ファセットと第2の出力ファセットとを有する半導体レーザ3を備える。このレーザは、第1の出力ファセットと第2の出力ファセットとの両方からコヒーレント光を放出するように構成されている。光デバイスは、レーザの第1の出力ファセットに結合された第1の光チャネルと、レーザの第2の出力ファセットに結合された第2の光チャネルと、第1及び第2の光チャネルをコンバイナ出力チャネルへと組み合わせるように構成された光コンバイナ13と、を更に備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の出力ファセットと第２の出力ファセットとを有する半導体レーザと、前記半導体レーザは前記第１の出力ファセットと前記第２の出力ファセットとの両方からコヒーレント光を放出するように構成され、
前記半導体レーザの前記第１の出力ファセットに結合された第１の光チャネルと、
前記半導体レーザの前記第２の出力ファセットに結合された第２の光チャネルと、
前記第１の光チャネル及び前記第２の光チャネルをコンバイナ出力チャネルへと組み合わせるように構成された光コンバイナと、
を備える光デバイス。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第１の出力ファセットは、前記半導体レーザの前方ファセットであり、前記第２の出力ファセットは、前記半導体レーザの後方ファセットである、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１の光チャネル又は前記第２の光チャネルのいずれか１つは、遅延素子を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記遅延素子は、遅延線を備える、請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第１の光チャネル又は前記第２の光チャネルのいずれか１つは、それぞれの光チャネルにおいて伝搬する前記コヒーレント光の光偏光を制御するように構成された偏光制御素子を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記第１の光チャネル又は前記第２の光チャネルのいずれか１つは、それぞれの光チャネルにおいて伝搬する前記コヒーレント光の光周波数を制御するように構成された周波数制御素子を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記第１の光チャネル又は前記第２の光チャネルのいずれか１つは、それぞれの光チャネルにおいて伝搬する前記コヒーレント光の強度を制御するように構成された強度制御素子を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記強度制御素子は、電界吸収変調器、マッハツェンダー変調器、半導体光増幅器又は光スイッチのうちの少なくとも１つを備える、請求項７に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記第１の光チャネル又は前記第２の光チャネルのいずれか１つは、それぞれの光チャネルにおいて伝搬する前記コヒーレント光に位相シフトを与えるように構成された位相制御素子を備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記光コンバイナは、前記第１の光チャネル及び前記第２の光チャネルによって放出された前記コヒーレント光を、調整可能な合成比に基づいて、前記コンバイナ出力チャネルへと合成するように構成された調整可能な光コンバイナである、請求項１に記載の光デバイス。
（【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、光デバイス、例えば、光送信機及び光量子乱数発生器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
光デバイスは、現代の光電気通信システム及びコンピューティングシステムにおいて広く展開されている。光デバイスは、デバイスの他の構成要素に光信号を与える一次光源として半導体レーザダイオードを含むことで知られている。典型的に、このようなデバイスの設置面積を低減し、効率を高めることが望ましい。関心が高まっている光デバイスには、光量子乱数発生器（ＱＲＮＧ）及び量子通信のための光送信機が含まれる。
【０００３】
ＱＲＮＧは、暗号法及び数値シミュレーションを含む様々な用途での使用のために乱数列を生成する。光ＱＲＮＧでは、ランダム性のソースは、物理的であり、測定の予測不可能性に依拠し、特に、予測不可能性は、光の量子力学的性質に依拠する。
【０００４】
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、その偏光、位相、又はエネルギー／時間などの、光子の特性に応じて符号化された１ビットの情報を搬送する。量子通信システムは、量子鍵配送（ＱＫＤ）を実装するために使用され得、これは、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を共有するための技法である。この技法の注目すべき点は、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得るかどうかのテストを提供するということである。
【０００５】
次に、本発明の実施形態が、添付の概略図を参照して、単に例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、一実施形態に係る光デバイスの概略図である。
図２は、図１の光デバイスの調整可能なカプラの概略図である。
図３は、一実施形態に係る更なる光デバイスの概略図である。
図４Ａは、比較例に係るＱＲＮＧのための光デバイスの概略図である。
図４Ｂは、比較例に係る量子送信機の概略図である。
図５は、一実施形態に係る光送信機の概略図である。
図６は、一実施形態に係る光通信システムの概略図である。
図７は、一実施形態に係るＱＲＮＧのための光デバイスの概略図である。
図８は、乱数を得るための光検出器の出力のデジタル化及び処理を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
不要な繰り返しを回避するために、同様の参照番号が、図において同様の特徴を示すために使用される。
【０００８】
本開示は、新しい有用な光デバイスを提供することを目的とする。特に、実施形態は、小型量子乱数発生器（ＱＲＮＧ）及び量子通信のための小型光送信機などの小型デバイスを可能にし得る。更に、実施形態は、従来の設計よりも資源効率的であり得る。図１～図３及び図５～図８を参照して以下に説明されるように、提案されるデバイスは、チップベースの半導体レーザの２つの出力ファセットから放出されたコヒーレント光を使用することによってこれを達成する。
【０００９】
一実施形態では、光デバイスが提供される。光デバイスは、第１の出力ファセット（例えば、レーザチップの前方ファセット）と、第２の出力ファセット（例えば、レーザチップの後方ファセット）と、を有する半導体レーザ（例えば、分布帰還型レーザ、ファブリペローレーザダイオード、又は同様のもの）を備える。半導体レーザは、第１の出力ファセットと第２の出力ファセットとの両方からコヒーレント光を（同時に）放出するように構成されている。光デバイスは、半導体レーザの第１の出力ファセットに結合された第１の光チャネルと、半導体レーザの第２の出力ファセットに結合された第２の光チャネルと、第１の光チャネル及び第２の光チャネルをコンバイナ出力チャネルへと組み合わせるように構成された光コンバイナと、を更に備える。
【００１０】
一実施形態では、第１の光チャネル又は第２の光チャネルのいずれか１つは、遅延線などの遅延素子を備え得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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