TW202219572A - 包括偏振控制器的光學系統和操作方法 - Google Patents

Abstract

一種光學系統，包括：(i)一光源，(ii)至少一個偏振控制器，該偏振控制器位於該光源之下游，且包括：一光纖及包圍該光纖之一載體，該載體包括具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的該至少一個折疊區，(iii)耦接至該偏振控制器的至少一個光纖；及(iv)位於該至少一個光纖下游的至少一個光學偵測器。

Description

包括偏振控制器的光學系統和操作方法

相關申請案之交互參照

本申請案主張2020年7月31日申請之美國臨時申請案第63/059604號的優先權權益，該案之內容為本發明的基礎且全文以引用之方式併入本文中。

本發明大體上係關於偏振控制器且更特定而言係關於一種利用具有偏移通孔之載體及定位於該偏移通孔中之光纖的動態偏振控制器，一種包括此類控制器之光學系統，及操作該光學系統的方法。

當前偏振控制器利用應力誘發之雙折射以使初始偏振狀態(state of polarization，SOP)旋轉至所要輸出SOP。然而，此類偏振控制器通常為有損耗、不可靠的，且引起長期纖維疲勞及斷裂。此外，此類偏振控制器(i)直接施加外力至光纖(例如，在使纖維旋轉之前直接擠壓纖維)以誘發雙折射，此情形對纖維常常導致相當大的損害；(ii)涉及製造偏振控制器，該等偏振控制器包括平面波導且利用電子-光學技術以使偏振旋轉，從而增大功率消耗且歸因於耦接及啟動產生損耗。

禁止本文中引用之任何參考構成先前技術。申請人明確地保留挑戰任何引用文獻之準確性及檢索結果的適當性。

本發明之一個實施例係關於一種光學系統，該光學系統包括： (i) 一光源， (ii) 至少一個偏振控制器，該偏振控制器位於該光源之下游，且包括； (a) 一光纖 (b) 包圍該光纖之一載體，該載體包括具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的該至少一個折疊區， (iii) 耦接至該偏振控制器的至少一個光纖；及 (iv) 位於該至少一個光纖下游的至少一個光學偵測器。

本發明之一個實施例係關於一種偏振控制器，該偏振控制器包括： (i) 一光纖， (ii) 包圍該光纖之一載體，該載體包括具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的該至少一個折疊區，且該折疊區施加壓力於該光纖上。

根據至少一個實施例，該載體經建構，使得當一力在該折疊區之方位處施加至該載體時，該光纖上之該壓力改變且傳播通過該光纖的一光學信號經歷偏振的一改變。

根據一些實施例，該載體位於一塑膠(例如，耐綸)管內。

根據至少一個實施例，通孔具有距該載體之該中心位於一距離D的一對稱軸，使得0.25 ＜D/R ＜ 0.95，其中R為載體橫截面之半寬。

本發明之一個實施例係關於一種偏振控制器，該偏振控制器包括： (i) 一光纖， (ii) 包圍該光纖之一載體，該載體包括玻璃及具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的該至少一個折疊區，且至少一個折疊區施加壓力於該光纖上。

根據一些實施例，該載體包括玻璃及具有多個折疊區的一偏心通孔。

根據一些實施例，該載體具有一圓形橫截面，且該通孔之中心位於距該載體之中心的距離D處，使得0.25 ＜D/R ＜ 0.95，其中R為載體橫截面之半徑。

根據一些實施例，該載體為一玻璃管。根據一些實施例，該光纖為一單模纖維、一多模纖維，或具有一玻璃包覆物的一偏振維持纖維；且

該載體為一氟及/或硼摻雜的玻璃管。根據一些實施例，該玻璃管塗佈有鈦。

根據一些實施例，該載體為一氟及/或硼摻雜玻璃管，該通孔具有0.5 µm至275 µm之一橫截面及距該載體之中心位於一距離D的一對稱軸，使得0.25 ＜D/R ＜ 0.95，其中R為該載體橫截面之半寬。

根據一些實施例，該載體具有一圓形橫截面，且該通孔之該中心位於距該載體之中心的距離D處，使得0.25 ＜D/R ＜ 0.95，其中R為載體橫截面之半徑。較佳地，0.65 ＜D/R＜ 0.85。根據一些實施例，0.7 ＜D/R＜ 0.8。

根據一些實施例，該折疊區與該光纖接觸。根據一些實施例，該光纖的位於該通孔內部之至少一部分含有熔融至該通孔之該折疊區的一外部玻璃表面。根據一些實施例，該折疊區與該光纖包覆物接觸，且熔融至該包覆物。

根據一些實施例，該載體為塑膠。根據一些實施例，該載體為一塑膠(亦即，聚合物)管。根據一些實施例，該載體為一氟或硼摻雜塑膠管，該載體之該通孔具有05 µm ＜ dhole - dfiber ＜ 400 µm (且較佳地0.5 µm至275 µm)之一橫截面及距該載體之中心位於一距離D的一對稱軸，使得0.25 ＜D/R ＜ 0.95，其中R為該載體橫截面之半寬。更佳地，5 µm ＜ dhole - dfiber ＜ 275 µm。

根據一些實施例，該折疊區與該光纖接觸。根據一些實施例，該光纖的位於該通孔內部之至少一部分含有熔融至該塑膠載體之該通孔之該折疊區的一塑膠包覆物。

本發明之一個實施例係關於一種偏振控制器，該偏振控制器包括： (i) 至少兩個光纖；及 (ii) 包圍光纖之一載體，該載體包括玻璃及具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的至少一個折疊區，且至少一個折疊區施加壓力於光纖上。

本發明之一個實施例係關於一種偏振控制器，該偏振控制器包括： (i) 一光纖；及 (ii) 包圍該光纖之一載體，該載體包括具有多個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的至少該等折疊區，且該多個折疊區施加壓力於該光纖上。

本發明之一額外實施例係關於一種製造一偏振控制器的方法，該方法包括： (i) 支撐一偏振載體，該偏振載體包括具有至少一個折疊區的一偏心定位通孔，該至少一個折疊區在至少一個方位處包圍該光纖，且 (ii) 施加一力至該載體。

根據一些實施例，該折疊區為彎曲的。

本發明之一額外實施例係關於一種製造一偏振控制器的方法，該方法包括： (i)提供具有一偏移孔之一載體；(ii)經由該孔插入一光纖；及(iii)使該載體在至少一個區中折疊以圍繞該光纖形成一折疊區，且在該折疊區處熔融該光纖之介面至該載體。

根據一個實施例，該方法包括在多個區中使該載體折疊以在該光纖周圍形成多個折疊區，且在該多個折疊區處熔融該光纖之介面至該載體。根據一些實施例，該等折疊區具有至少0.5 cm且較佳地至少1 cm的一長度。舉例而言，該(等)折疊區可具有2 cm至15 cm的長度，或為2 cm至6 cm長。

根據一些實施例，在使該載體折疊以圍繞該光纖形成一折疊區的該步驟包括將該載體之至少一個部分加熱至高於1000℃。根據一些實施例，在該至少一個區中使載體折疊以圍繞該光纖形成一折疊區的步驟包括施加一真空至該載體的一通孔。

根據一些實施例，在至少一個區中使載體折疊以圍繞該光纖形成一折疊區的步驟包括置放該載體於一加熱器中，使得該載體的在該加熱器內部的定位為對稱的。

根據一些實施例，該載體之最靠近於該通孔的側相較於該載體之進一步遠離該通孔定位的側更靠近於火焰而定位。

根據一些實施例，一種控制通過一光纖傳播之光之偏振的方法包括：(i)支撐具有具至少一個局部折疊區之一偏心通孔的一偏振控制器，該局部折疊區在至少一個方位處包圍該光纖，及(ii)在另一方位處施加一力至該偏振控制器；該另一方位對應於該部分折疊區

根據一些實施例，一種控制通過一光纖傳播之光之偏振的方法包括： (i) 支撐具有具至少一個局部折疊區之一偏心通孔的一偏振控制器，該局部折疊區至少一個方位包圍該光纖，及 (ii) 在另一方位處施加一力至該偏振控制器；該另一方位對應於該部分折疊區

本文中所描述之偏振控制器有利地提供高精度偏振控制、可靠性，且同時給予、具有低損耗。此偏振控制器可相對低廉地操作，且可用於經典及量子光學應用兩者。光纖關於載體之中心的偏移位置導致光纖內應力誘發之雙折射的增大，且有利地使傳播通過光纖之光學信號的偏振旋轉。

載體內光纖之偏移位置允許較大偏振控制靈敏度，且利用一載體與相對於載體之中心在一偏移位置中之該纖維的偏振控制器提供以下優勢： 1.) 較低功率消耗， 2.) 較高精度， 3.) 歸因於最小化之纖維損害的高可靠性， 4.) 相較於利用一基於平面之電光系統的一偏振控制器，低的光損耗。

額外特徵及優勢將在以下詳細描述中闡述，且詳言之自描述內容對於一般熟習此項技術者將易於為顯而易見，或藉由實踐如所撰寫描述內容及其申請專利範圍以及隨附圖式中描述的實施例來認識到。

應理解，前述通用描述內容及以下詳細描述內容兩者僅為例示性的，且意欲提供綜述或框架以理解申請專利範圍之本質及特性。

隨附圖示經包含以提供進一步理解且併入至此說明書中並構成此說明書的部分。圖式說明一或多個實施例，且與描述內容一起用來解釋各種實施例的原理及操作。

本發明之一個實施例係關於一種偏振控制器100，該偏振控制器包括： (i) 一光纖120， (ii) 包圍光纖120之載體150，載體150包括具有至少一個折疊區170的一偏心通孔160，使得光纖120位於通孔內且至少接觸通孔的折疊區170，且折疊區170施加壓力於光纖120上。

根據至少一個實施例，載體150經建構，使得當一力在折疊區170之方位處施加至載體150時，光纖120上之壓力改變且傳播通過光纖120的光學信號經歷偏振的改變(亦即，偏振狀態之改變)。

根據一些實施例，一種光學系統包括： (i) 一光源， (ii) 至少一個偏振控制器100，其包括； 包圍光纖之載體150，該載體包括具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得光纖位於通孔內且接觸通孔的至少一個折疊區， 耦接至偏振控制器的至少一個光纖； (iii) 及位於至少一個光纖下游的至少一個光學偵測器。

根據一些實施例，偏振控制器為一偏振狀態產生器。

根據一些實施例，光學系統為一量子鍵分佈(quantum key distribution，QKD)系統，其中量子鍵分佈(quantum key distribution，QKD)系統包括至少兩個偏振控制器，包括位於兩個偏振控制器中之一光纖的量子通道，及至少兩個光學偵測器。

第1圖示意性地圖示利用偏振控制器100之例示性光學系統。在此實施例中，光學系統為量子鍵分佈(quantum key distribution，QKD)系統10，該系統利用偏振控制器100作為偏振狀態產生器。在此實施例中，發送者(愛麗絲(Alice))發送信號至接收者(鮑勃(Bob))。偏振狀態產生器(例如，偏振控制器100)變更接收自信號源之光學信號的偏振為可經線性(平行或垂直)或圓形(左側或右側)偏振的特定狀態。在接收端(藉由鮑勃使用)處，偏振控制器100再次移動或轉換所接收信號之偏振狀態為指定狀態(例如，線性或圓形)。

更具體而言，第1圖圖示，例示性量子鍵分佈系統10包含：耦接至偏振狀態產生器(Polarization State Generator，PGS) (30)的光學信號源20，該偏振狀態產生器在此實施例中亦為偏振控制器100；耦接至偏振控制器100之用於量子通信的量子通道40；耦接至量子通道40且自量子通道接收信號的第二偏振控制器100 (polarization controller，PSC)；及耦接至量子通道40且自量子通道接收信號的偏振射束分裂器50 (polarization beam splitter，PBS)；及經建構且定位以接收藉由偏振射束分裂器50提供之光學信號的兩個偵測器(D1、D2) 60。在此實施例中，射束分裂器40為偏振分裂器，且將光學分號分裂成不同偏振的兩個分量。量子通道40包括光纖40A，該光纖自第一偏振控制器100 (例如，PGS 30)接收光學信號，且提供光學信號至第二偏振控制器。第一偏振控制器變更接收自光學信號源20之光學信號的偏振狀態，且將該偏振狀態提供至量子通道40。兩個偵測器60啟用兩個光學偏振之偵測，且使得一個偏振能夠獲得量子鍵。較佳地，藉由量子鍵分佈系統10利用之偏振控制器100包括兩個且較佳三個折疊區170。術語「通信」、「連接」及「耦接」可指支援組件之間的信號流之組件之間的關係。

根據本文中所描述之例示性實施例中的一些，偏振控制器100包括： (i) 一光纖120，及 (ii) 包圍光纖120之載體150，載體150包括具有多個折疊區170的偏心通孔160，使得光纖120位於通孔160內且接觸通孔160之折疊區170中的至少一些。

各種實施例將藉由以下實例來進一步闡明。

根據一個實施例，偏振控制器100包括載體150 (例如，桿(cane) 150’)，該桿包含具有偏移中心的部分折疊通孔160’及光纖120的位於偏心通孔160’中之剝離部分(亦即，無塗層的光纖部分)。因為光纖位於載體內部，所以無外部形式直接施加至光纖。纖維並未經直接擠壓，且施加至載體150之外部力誘發沿著纖維之長度的應力。載體150中纖維120的偏移位置有利地提供纖維對偏振旋轉的高靈敏度。(孔中心距載體之中心線徑向定位得愈遠，針對給定力或彎曲，更多應力產生於載體上，且因此更大雙折射藉由纖維芯顯現。)

光纖120可例如為剝離之單模纖維。根據一些實施例，光纖120之一個末端可自其塗層剝離(亦即，裸露)，且經剝離末端可插入至通孔160中。通孔160接著圍繞纖維之剝離部分(例如，圍繞玻璃包覆物)折疊，且熔融至裸露纖維(亦即，至纖維包覆物)。纖維120之脫離通孔的剝離部分可接著經耦接，例如熔融至另一纖維(例如，尾纖纖維)。

在另一實施例中，光纖120之一部分自其塗層121剝離，使得纖維之剝離部分位於纖維之經塗佈區段之間。纖維120之經塗佈區段121A接著插入至通孔160中，且纖維120穿過通孔160，使得纖維之經塗佈區段脫離通孔，且纖維120之經剝離區段位於通孔內。通孔160接著圍繞纖維120之剝離部分120’折疊(例如，圍繞包覆物折疊)，且熔融至纖維包覆物，從而形成偏振控制器100。

桿150’可由玻璃，例如純石英玻璃、經摻雜玻璃、經塗佈玻璃及/或經塗佈摻雜玻璃來構成。在此實施例中，纖維120具有玻璃包覆物。通孔160可例如為偏心鑽孔。纖維120關於載體150(例如，桿150’)之中心位於偏移位置。載體150 (例如，桿150’)在高溫(例如，對於玻璃桿，1000℃至2000℃)下圍繞纖維折疊，如下文所描述。折疊區170可具有任何長度，但折疊區愈長，傳播之光看到更大的誘發之雙折射且偏振旋轉愈大。根據一些實施例，光纖120具有具剝離塗層的一部分及對應於玻璃包覆物之表面的玻璃外部表面122。折疊區170可完全或部分包圍光纖120的剝離部分。如上文所描述，折疊區170包圍光纖，且熔融至光纖。在此等實施例中，光纖120與載體之間在折疊區處的介面為熔融介面。

根據另一例示性實施例，光纖120具有塑膠包覆物，且載體150為塑膠。載體150之槽孔160圍繞光纖之剝離部分折疊(在此實施例中圍繞纖維之塑膠包覆物的一部分折疊)，且載體之塑膠材料熔融至纖維包覆物之塑膠材料。在此實施例中，載體150 (例如，桿150’)在較低溫度(例如，對於塑膠桿，200℃至750℃)下圍繞纖維折疊，且熔融至纖維之包覆物以形成偏振控制器100。

偏振控制器100包含包圍光纖120的一或多個折疊區170。舉例而言，如第2圖中示意性地繪示，偏振控制器100可包含包圍光纖120的三(3)個折疊區170。

偏振控制器100較佳位於軟塑膠(耐綸)管150A (圖中未示)中，且由一或多個固持器H支撐或固持。支撐件可相鄰於偏振控制器之每一末端定位，使得載體150可沿著其中心軸線或在正交於中心軸線(例如，在X、Y及Z方向上)輕微移動(滑動)。此情形使纖維120之潛在斷裂或碎裂最小化，且亦使偏振控制器誘發總損耗最小化)。舉例而言，V形夾(圖中未示)可經夾鉗至支撐偏振控制器(圖中未示)之塑膠管150A，使得載體可在塑膠管內沿著其中心軸線或在正交於中心軸線的方向上輕微移動(滑動)。塑膠管150A亦保護載體免受刮擦影響或以其他方式受到損害。力F接著施加至區170，如例如藉由箭頭所繪示，以在纖維120之芯內誘發雙折射。舉例而言，藉由使偏振控制器100之每一區170輕微型彎曲(分離地)，一者可將傳播通過光纖120之光的任意輸入偏振狀態轉移至任何所要輸出偏振狀態。此彎曲可使用例如機電方法來應用。外部力可分離地施加至每一區170，直接施加至載體150，或較佳經由支撐載體的塑膠管150A施加。舉例而言，每一區170可分離地彎曲，因此允許至鮑應卡勒球上之任何位置的完整偏振狀態移動。在一些實施例中，偏振控制器100 (或載體150)較佳藉由一或多個剛性支撐件固持，例如使用高模數環氧樹脂固定於適當位置。在一些實施例中，載體150較佳經由包圍載體之塑膠管藉由夾固持或支撐。

第3圖圖示，偏振控制器100可使繪示為標記M1的任意輸入偏振狀態(state of polarization，SOP)旋轉至繪示為標記M2的所要任意輸出偏振狀態。在此實施例中，所選擇的所要偏振輸出狀態為線性的。

當外力經施加以旋轉至任何任意偏振時，偏振控制器100利用應力誘發之雙折射現象。歸因於偏振控制器100內光纖120的偏移位置，相較於藉由位於中心鑽孔內之載體中的相同纖維產生之應力輪廓，耦接至纖維120之光之初始光輸入偏振歸因於在折疊區170處於光纖120內體驗到反對稱及更強的應力輪廓可更易於經旋轉。應力輪廓誘發纖維芯內之折射率改變，因此旋轉/轉換經由纖維芯傳播之光的初始任意偏振至所要(任意)輸出偏振。

如上文所描述，偏振控制器100利用應力誘發之雙折射來改變經由光纖120之芯傳播的光之偏振。雙折射為經偏振光依據偏振如何與雙折射對準而看到材料之兩個不同雙折射率的現象。折疊區170將應力引入至位於此等區內的纖維芯，從而誘發纖維芯之材料(例如，玻璃)中的雙折射。

折疊區170之長度 l對偏振旋轉量有貢獻。折疊區170之長度 l愈長，偏振旋轉愈大。更具體而言，折疊區愈長，阻滯(光之正交偏振狀態之速度之間的差)將由於應力誘發之雙折射在兩個正交偏振狀態之間積聚得更大，且因此更好地控制偏振旋轉。對於在位於折疊區內之纖維芯內傳播的光，平行於應力方向偏振的光之玻璃折射率不同於正交於應力方向偏振之光的折射率。因此，兩個光偏振分量之間的相位差隨著光通過具有應力誘發之雙折射的區段而產生。在纖維之輸出處，偏振之淨狀態作為累積相位差的結果改變。

其中，K表示兩個不同信號偏振的傳播常數(平行且垂直，亦即

及

)。φ平行且垂直(

及

)表示以此等兩個不同偏振傳播之光的相位， l為包圍光纖之折疊區170的長度，且n平行及n垂直(

及

)為對應於此等兩個不同偏振之纖維芯的折射率。

通孔區較佳絕熱地折疊以減小在折疊製程期間招致之微型彎曲纖維損耗。本文中亦被稱作漸縮區之過渡區可具有，例如具有2000 µm至1 cm的長度 l _t (過渡長度)。通孔160 (例如，鑽孔160')在折疊區形成之前的直徑d _hole相較於纖維部分的進入孔之直徑係使得0.5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 400 µm，其中d _fiber為穿過孔160之纖維120的最大外徑。舉例而言，在一些實施例中，0.5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 300 µm，或0.5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 250 µm，且較佳地10 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 250 µm。甚至更佳地，若僅單一纖維位於孔內，則5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 60 µm，或5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 30 µm，或10 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 30 µm。最佳地，若僅單一纖維位於孔160內，則為了達成低損耗(在折疊步驟之前)，5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 15 µm，或甚至5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 10 µm。當5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 15 µm，或甚至5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 10 µm時，1250 nm與1660 nm之間的波長下之巨型彎曲損耗最小化。取決於經塗佈纖維區段抑或未經塗佈纖維區段首先穿過通孔160，直徑d _fiber為經塗佈纖維或未經塗佈纖維(裸露纖維)的直徑。

舉例而言，若典型纖維包覆物直徑為約125微米，且經塗佈纖維直徑為250 µm，則通孔160之直徑需要經設定大小，使得纖維120之經塗佈區段在形成折疊區170之前可經穿過。在此例示性實施例中，d _fiber為已穿過通孔160的經塗佈纖維之直徑。

舉例而言，在一個實施例中，孔160大於250 µm，使得在圍繞纖維之未經塗佈區段產生折疊區170之前，經塗佈纖維120 (其具有250 µm之外部塗佈直徑)將能夠穿過通孔160。在纖維120之經塗佈區段插入至通孔160的實施例中，孔直徑d _hole可比經塗佈纖維直徑大0.5 µm至300 µm 。較佳地，為了使損耗最小化，孔直徑d _hole可比經塗佈纖維直徑大5 µm至300 µm ，且更佳地比經塗佈纖維直徑大5 µm至50 µm，甚至更佳地比經塗佈纖維直徑大5 µm至30 µm，且最佳地比經塗佈纖維之直徑大5至15 µm。因此，在此類例示性實施例中，若經塗佈纖維直徑為250 µm，且僅一個纖維穿過孔160，則孔160的直徑可為255 µm至280 µm，或255 µm至275 µm (例如，260 µm或270 µm)。因此，根據一些實施例，若通孔160之直徑需要容納經塗佈纖維(在載體經折疊至未經塗佈纖維區段之前)，通孔160之直徑d _hole較佳比經塗佈纖維之直徑d _fiber大5 µm至30 µm (例如，5 µm 至15 µm，或5 µm至10 µm)。

在僅纖維之剝離部分穿過通孔160且纖維包覆物具有約125 µm之直徑的實施例中，孔160之直徑比剝離(亦即，裸露)纖維之直徑大0.5 µm至300 µm，且較佳地相較於剝離纖維之直徑大5至50 µm (亦即，比包覆物之直徑大5至50µm)。具有相較於穿過之未經塗佈纖維之直徑大僅0.5至5 µm之孔直徑的通孔160隨著纖維穿過孔誘發急劇彎曲，此情形可導致纖維中之微型彎曲損耗，或甚至微型裂紋形成及減小之裝置壽命。若孔直徑d _hole顯著大於纖維直徑(例如，大於400 µm)，則孔160內包圍通孔的並未折疊之部分中之纖維的氣隙亦可藉由在通孔160內誘發急劇纖維彎曲或扭轉產生信號損耗。較佳地，為了藉由偏振控制器使所產生之損耗最小化，在纖維之僅剝離部分穿過通孔160的實施例中，通孔直徑比未經塗佈(例如，剝離)纖維之直徑大5 µm至60 µm，例如比未經塗佈纖維之直徑大5 µm至50 µm，且更佳地比未經塗佈纖維之直徑大5 µm至30 µm或5 µm至20 µm。在此類實施例中，未經塗佈(剝離)纖維直徑為纖維包覆物的外徑。因此，若剝離纖維直徑為125 µm，則孔160之直徑可為135 µm至185 µm，135 µm至175 µm，135 µm至160 µm，或135 µm至155 µm。

較佳地，在使載體折疊且形成折疊區170之前，為了使偏振控制器100之效能最大化且使微型彎曲損耗最小化，通孔直徑與尚未穿過孔的纖維直徑之間的差Δ (Δ=d _hole- d _fiber)為10 µm至60 µm。舉例而言，d _hole- d _fiber可為5 µm、6 µm、8 µm、10 µm、15 µm、20 µm、25 µm、30 µm、35 µm、40 µm、35 µm、40 µm、50 µm、55 µm、60 µm，或其之間得值。若孔過小，則光纖120將變得卡住，且將不能完全一致通過。若孔過大，則孔可導致巨型彎曲損耗、微型彎曲損耗，且又導致限制偏振控制能力的扭轉。

更佳地，d _hole- d _fiber為5 µm至50 µm，例如5 µm至15 µm。在一些實施例中，Δ= d _hole- d _fiber為20 µm至60 µm，或20 µm至55 µm，或20 µm至50 µm。最佳地，d _hole- d _fiber為5 µm至20 µm，例如5 µm至15 µm，或5至10 µm吾人相信，折疊漸縮損耗(巨型彎曲誘發之損耗)為為偏振控制器100中信號損耗的大的貢獻者。孔150愈小，巨型彎曲損耗愈小。因此，為了使巨型彎曲損耗最小化，較佳的是d _hole- d _fiber為5 µm至30 µm，或10 µm至20 µm，或5 µm至15 µm，或甚至5 µm至10 µm。在一些實施例中，d _hole- d _fiber為10 µm至20 µm。

通孔150之漸縮(彎曲)區175為通孔150之位於通孔之完全開放區172與折疊區170之間的過渡區。漸縮區大小及幾何形狀亦可用以使彎曲誘發之損耗最小化。較長漸縮區(亦即，漸縮區的較長長度l _t)使彎曲損耗最小化。若漸縮部過於陡峭(亦即，若錐體之長度l _t為短的)，則漸縮部區將對巨型彎曲損耗有貢獻。在一些實施例中，l _t＞ 2mm，例如2 mm至6 mm。較長漸縮(例如，彎曲)區於在折疊步驟期間使載體50移動通過加熱區同時可被達成。隨著通孔150之折疊內壁熔融至纖維，纖維120可歸因於通孔150之折疊內壁的約束而彎曲。漸縮孔區之長度l _t為如下長度：允許光纖120經由孔150支撐於內，使得當纖維120之斜率或半徑在纖維歸因於折疊內壁之約束彎曲時，區175並不在1550 nm下誘發大於0.2dB的巨型彎曲損耗，且較佳地1550 nm下不大於0.1 dB的巨型彎曲損耗。

如上文所描述，為了使微型彎曲損耗最小化，一方法可利用稍微大於裸露(剝離)纖維直徑(例如，大10 µm至30 µm，或10至15 µm)的通孔160，以便能夠將剝離纖維插入至通孔160中。在光纖120插入之後、形成折疊載體區170之折疊步驟之前或之後，一方法可接著將尾纖纖維或另一光纖122 (圖中未示)拼接至另一光纖120。此方法將允許最小巨型彎曲誘發之損耗。此外，光纖120至另一纖維122之拼接，例如至諸如Corning® SMF 28®之單模纖維的拼接可運用熔融拼接器執行，從而產生低的耦接損耗((例如，0.01至1 dB)(藉由OTDR在1550 nm波長下量測)

用於量子系統中之基於平面電光(例如，鈮酸鋰)晶片之偏振控制器歸因於至單模纖維耦接的平面晶片通常遭受高耦接損耗(~3 dB)。對比而言，本文中所描述之偏振控制器100為利用纖維至纖維耦接的全光學裝置。兩個光纖之間的耦接損耗可為例如0.01 dB至0.7 dB。

用於使微型彎曲損耗最小化的另一方法為倘若通孔160的直徑顯著大於剝離纖維直徑d _fiber，利用一或多個「虛設」纖維以填充通孔160中的過量空間。舉例而言，若偏振控制器100利用具有125 µm包覆物直徑之典型單模光纖120及具有250 µm或以上之通孔直徑d _hole的偏移通孔160，則至少一個額外纖維(「虛設纖維」)可插入至通孔160中以在折疊製程期間在產生折疊載體區170同時使纖維120之微型彎曲最小化「虛設」纖維為並不傳播信號光且並不顯著對光學損耗有貢獻的未經塗佈(剝離)纖維。在此類實施例中，d _hole可為例如約200至550 µm，且兩個光纖120、122之間的耦接損耗≤1 dB，例如0.01dB至0.7 dB。

較佳地，為了改良偏振控制器之靈敏度，0 ＜(D/R) ＜1，其中D為自載體150之中心至通孔160之中心的距離，且R為載體150之外徑(或載體150之平均半寬，在載體並不具有圓形橫截面情況下)。較佳地，通孔160 (例如，鑽孔)具有對稱軸，該對稱軸經定位，使得0.25 ＜ D/R ＜ 0.9，且較佳地0.4 ＜ D/R ＜ 0.85。在至少一些實施例中，通孔160具有0.5 µm至275 µm寬度之橫截面及一對稱軸，該對稱軸定位於距載體之中心的距離D處，使得0.5＜ D/R ＜ 0.8。更佳地，0.6 ＜ D/R ＜ 0.8，且甚至更佳地0.65 ＜ D/R ＜ 0.8。在一些實施例中，0.7 ≤ D/R ≤0.75。在一個實施例中，如第5圖中所看出，鑽孔且因此位於鑽孔中之纖維經偏心地定位，使得鑽孔及纖維位於距桿之中心達¾的半徑R處(亦即，D/R = 3/4)。在此實施例中，此位置經由模擬繪示以體驗彎曲中的最強量的應力，第6圖中可見。第12圖圖示，在一個實施例中，通孔之最佳化位置對應於比率D/R = 0.7072。 通孔160可以任何幾何形狀或設計形成，例如沿著載體150之長度以螺旋形形成。通孔亦可為圓形、橢圓形、三角形、菱形或任何其他形狀。折疊區可具有任何長度，但已實驗上繪示，較長長度為更好的，且在一個例示性實施例中，折疊區為6 cm長。偏振控制器100可包含一或多個折疊區，例如，具有變化之折疊長度 l的多個區。在一些實施例中，1 cm ≤ l≤ 15 cm，2 cm ≤ l≤ 15 cm，2 cm ≤ l≤ 10 cm，或2 cm ≤ l≤ 8 cm或2至7 cm，且較佳地2至6.5 cm(以減小載體的大小)。

偏振旋轉藉由越過裝置偏振控制器100之橫向及縱向方向的所誘發之雙折射的總和來誘發。此所誘發之雙折射現象起源於載體150在經受外部力場時體驗的應力。力F可用於具有兩個固定末端的組態中，且力F如第7圖中所示範例如施加至折疊區然而，力場亦可應用於一組態中，使得偏振控制器100之一個部分(例如，一個末端)藉由固持器H固定，如第8圖中所繪示。偏振控制器100可使用一系列安裝件固定，且可具有數個系列的多個折疊區170。在一些實施例中，偏振控制器100包括兩個折疊區170。在一些實施例中，偏振控制器100包括三個或三個以上折疊區170。較佳地，偏振控制器100包括2至5個折疊區170。

因此，一種控制通過一光纖120傳播之光之偏振的方法包括： (i) 支撐包括一載體150之一偏振控制器100，該載體具有具至少一個部分折疊區170的偏心通孔160，該至少一個局部折疊區在至少一個方位處包圍光纖120，且 (ii) 在另一方位處施加一力至載體150；其中此另一方位對應於至少部分折疊區170。

一種控制通過光纖120傳播之光之偏振的方法包括： (i) 支撐包括一載體150之一偏振控制器100，該載體具有具至少一個部分折疊區170的偏心通孔160，該至少一個局部折疊區在至少一個方位處包圍光纖120，且 (ii) 彎曲或扭轉載體150。

作為應力集中器，此偏振控制器100之其他組態可包含例如螺旋孔160、已經漸縮之折疊孔160，以及凹口，U形或任何其他幾何形狀。通孔160可以任何幾何形狀或設計形成，例如沿著載體150之長度以螺旋形形成。通孔亦可為圓形(本實施例)、橢圓形、三角形、菱形或任何其他橫截面形狀。其他類型之應力集中器可為具有應力棒的纖維(例如，Panda類型偏振維持纖維)、含有氣孔之纖維(例如，光子晶體纖維)。其他替代性方法可運用前述實施例之任何組合來具體化。所施加力以1維、2維及/或3維施加以更好地控制偏振旋轉。舉例而言，載體上之力可在X-Y平面(徑向朝向纖維，並非僅沿著纖維之軸線)中施加。

如第9A圖及第9B圖中所示範且繪示，經由所施加外力的偏振旋轉藉由應力誘發之雙折射來誘發。根據一些實施例，對於3 mm或以下的載體直徑，每一方位處所施加力的量大於0 gF，且不大於200 gF (200克力)，較佳不大於100 gF。根據一些實施例，每一方位處所施加力的量大於1 gF，且並不大於100 gF，例如1 gF至50 gF，較佳1 gF至20 gF，且更佳1 gF至10 gF。10 gF或以下之低的力可產生較大半徑的彎曲，從而藉由避免扭力來使對纖維之嚴重損害最小化。舉例而言，在一個實施例中，7克力可用以移動1 cm折疊區段(L=1cm)至0.5公尺的彎曲半徑。在另一實施例中，例如藉由以下各者利用2 gF (2克力)：(i)使用與載體相抵地推動手指的線性台；或(ii)使用藉由馬達啟動的凸輪。

沿著橫向及縱向方向的總累積雙折射允許至少一個方向上大於360度的旋轉。第10圖示範偏振控制器100隨著壓力施加並移除的可重複性。偏振旋轉依據彎曲可使用已知演算法以數學方式進行描述。對於此實施例，電壓係關於彎曲而非電光效應。如第11圖中所繪示，在一個實施例中，越過偏振控制器100的所量測損耗為約0.7 db。

力以1維、2維及/或3維施加以更好地控制偏振旋轉。如第9A圖及第9B圖中所示範且繪示，偏振旋轉藉由所施加外力誘發，該外力誘發應力誘發之雙折射。在折疊區之長度上積聚之雙折射誘發之光延遲已在至少一個方向上在鮑英卡勒球上啟用360度之旋轉。第9A圖繪示實施例之偏振旋轉的結果，其中裝置之輸入運用在多個縱向模式上操作之法布裡-博羅(Fabry-Perot)半導體雷射來激發，且其中折疊區之一個末端藉由夾牢固地固持，同時具有變化之量值的力在正交於玻璃桿的方向上在折疊區之相對末端處施加。折疊區之長度維6 cm，且光纖波導為SMF-28。第9B圖繪示另一實施例之偏振旋轉的結果，其中折疊區之長度為2 cm且光纖波導為偏振維持Panda纖維。裝置的輸入在此實例中藉由以1550 nm操作之單頻半導體雷射來激發，裝置之半導體損耗為0.6 dB，且偏振旋轉量測期間的偏振程度為92%。

第10圖示範偏振控制器100的隨著力以小步階施加並移除的可重複性。偏振理解為在實驗範圍上力之增大及減低的多個循環期間遵循鮑英卡勒球上的相同路徑。偏振旋轉依據彎曲可以數學方式描述且模型化。對於吾人的狀況，電壓係關於彎曲而非電光效應。越過偏振控制器100之所量測損耗已示範為小於2 dB或甚至小於1 dB。在一些實施例中，越過偏振控制器100的損耗為0.3 dB至1 dB。在一些實施例中，越過偏振控制器100的損耗為0.1 dB至1 dB，例如0.12 dB、0.15 dB、0.2dB、0.3dB、0.6dB、0.7 dB、0.8 dB或其之間的值。如第11圖中所繪示，在偏振控制器100之一個實施例中，所量測損耗為~0.7db。

實例 1 。

具有偏移鑽孔的載體 。

在此例示性實施例中，對於最佳應力輪廓，載體150’之偏移鑽孔160’的中心定位於距載體之中心相對¾距離處。在此特定實施例中，載體150’為圓柱形)。亦即，在此實施例中，D/R = 3/4之比率，其中R為載體之橫截面的半徑。因此，光纖120距玻璃桿之中心的方位自桿之徑向中心偏移達¾R。在此實施例中，載體150 (桿150’)之外徑為大約2 mm。因此，R = 1mm，且鑽孔在折疊步驟之前的直徑為約175 µm。

玻璃光纖120 (亦即，塗層之經移除從而暴露包覆物之外部表面的至少一部分)經由鑽孔160’饋送。光纖120可為單模纖維、偏振維持纖維、多模纖維、少模纖維、多芯纖維，或任何其他種類的光纖。在此實施例中，光纖120為具有玻璃芯及玻璃包覆物的單模纖維(例如，可購自Corning NY之Corning incorporated的Corning® SMF 28®纖維、THORLABS PM纖維(「Panda」或「蝴蝶結(Bow-Tie)」類型)，或Corning PM Panda纖維)。在此實施例中，纖維包覆物直徑為125 µm。

對於偏振控制器100可為有利的是在此纖維結合玻璃載體150利用時包括偏振維持纖維(PM纖維) 120。使玻璃載體150折疊於玻璃纖維上的力使得黏著力隨著玻璃載體150冷卻至室溫在玻璃載體150內凍結。此等應力可隨著長度顯著發生變化，且可在偏振控制器100之操作情況下引起問題。隨著光傳播通過位於載體內之光纖，偏振控制器100之效能在偏振模式保持於該模式時得以改良。此情形可藉由使用偏振維持纖維作為光纖120有利地達成。因此，當載體150彎曲時，隨著光傳播通過載體內之長度的光纖，一個偏振模式以連續方式不同於其他偏振模式來起作用。若存在歸因於應力隨纖維之長度之變化呈現的偏振模式耦接，則可存在作為長度之函數的非所要之彎曲力補償。使用偏振維持纖維(例如，可購自Corning NY之Corning PM15-U25D 1550 nm類型纖維)防止此情形發生，且運用彎曲內兩個傳播偏振模式之長度啟用連續且平滑分離。

請注意，使熔融至纖維120之載體退火使折疊區中非所要應力誘發的變化最小化，且又啟用偏振控制器100的更好效能。然而，可難以經由退火完全消除此等應力。

較佳地，偏振維持纖維120的拍長不大於2 cm，且在操作波長(例如，在1550 nm下)下大於1 mm。偏振維持纖維之拍長在操作波長下較佳小於1 cm。在一些實施例中，申請人利用具有2 mm至5 mm之拍長的偏振維持(polarization maintaining，PM)纖維120。

鑽孔160’在所要方位處折疊，從而使裸露纖維之介面熔融至載體以形成偏振控制器100。所得折疊區170可具有任何長度 l，但在此例示性實施例中， l= 6 cm。載體150可具有藉由任何任意長度分離之一或多個折疊區170，但在此實施例中，載體150含有位於且熔融於光纖之包覆物周圍的一個折疊區170。在此例示性實施例中，本文中亦被稱作漸縮區的過渡區具有2600微米的長度 l _t (過渡長度)。

載體150接著經受外力，該外力例如經由機械、熱及或壓電方法引起彎曲及或自中性方位的偏離。

在此實施例中，桿150’由經鈦塗佈、氟摻雜的SiO ₂玻璃構成，且包含偏心鑽孔160 (亦即，鑽孔之中心自載體之中心偏移)。在此實施例中，載體150為包括摻雜有1.2 wt %氟之二氧化矽的玻璃載體。

玻璃載體150亦可摻雜有硼或任何其他類型之摻雜劑以降低使鑽孔折疊需要的熱溫度，而不引起來自芯的氧化鍺擴散，因此使至模場的擴展最小化。此情形有助於維持低損耗(＜ 0.7db)。在一些實施例中，載體為二氧化矽摻雜玻璃，且硼及/或氟的量係在1 wt%與8 wt%之間。在此實施例中，單模纖維(例如，Corning® SMF 28®纖維)在鑽孔160’圍繞纖維折疊之前經由鑽孔160’饋入。

儘管在其他實施例中，偏振控制器100包含多個折疊區，但在此實施例中，偏振控制器100具有單一折疊區170。在此實施中，為了使載體在所要區中折疊，來自加熱器(燃燒器) 200的燃燒火焰圍繞桿 150’引入。對於SiO ₂類桿，使鑽孔折疊需要的溫度介於1000℃與2000℃之間，例如1600至1800℃，或1700至1800℃。所需要的熱亦可藉由紅外線(infra-red，IR)雷射施加。

在此實施例中，燃燒器200內部之溫度為1723℃。所要溫度藉由使甲烷(CH ₄)與氧氣(O ₂)的比率發生變化來達成。 根據一些實施例，2至1的比率(CH ₄=0.5 O ₂=用以產生熔融SiO ₂類載體150或軟化載體玻璃需要的至少1700 C之所要溫度。如在此實施例中一般，若載體150包括摻雜有氟或硼的二氧化矽，則載體玻璃之熔融溫度下降至純二氧化矽的熔融溫度以下，且CH ₄=0.5，O ₂=0.8。溫度運用熱電偶類型B (範圍：810℃至1700℃)且類型K(範圍293℃至1260℃)來量測。熱電偶固持於實際桿將經受燃燒器的同一方位處。在此實施例中，燃燒器沿著載體正移動以確保載體已加熱至所要溫度的速度為0.5 mm/秒。

桿150’非對稱地位於燃燒器火焰處，如第4圖中所繪示。偏心鑽孔位於最靠近火焰200A的側上。此高溫圍繞鑽孔的引入伴隨有增大鑽孔內部之壓力。為了使折疊發生，高壓氣體必須至少部分排空。真空泵在折疊步驟期間利用，使得桿圍繞纖維包覆物折疊。在此實施例中，壓力為-17psi。燃燒器200 (或自IR雷射器之雷射射束)沿著桿之長度移動以產生所要折疊區長度。使纖維周圍的桿區加熱並折疊的製程亦使纖維熔融至桿在折疊區處的內部表面。

重要的是，自載體之完全非折疊區至全折疊區的過渡為平滑的(亦即，並非陡峭或急劇的)以便不誘發微型彎曲或巨型彎曲擾動，該等擾動將使得在折疊區內，光自第一模式耦接至較高階包覆模式。

在此例示性實施例中，鑽孔與纖維120之間的熔融介面絕熱地折疊以減小在折疊製程期間誘發的微型彎曲損耗，且過渡區長度為2600微米。

與光纖大小相比較，鑽孔的直徑係使得 0.5 µm ＜ d _hole- d _fiber＜ 250 µm，其中d _fiber為纖維包覆物的直徑。在此實施例中，在塗佈層已經剝離之後，d _fiber為纖維之外部玻璃直徑。在此例示性實施例中，d _hole- d _fiber~50 µm。鑽孔/纖維之偏心位置定位於距桿之中心之距離的¾處，該距離為自桿150’之中心之半徑的¾ ，如第5圖中可見。此位置經由模擬繪示以體驗彎曲中的最強量的應力，如第6圖中可見。然而，雖然為低效的，但鑽孔可定位於任何位置處，其中0 ＜ D/R ＜ 1。舉例而言，載體可為氟及/或硼摻雜玻璃管，通孔可具有0.5 µm至275 µm之一橫截面直徑及距載體之中心位於一距離D的一對稱軸，使得0.25 ＜ D/R ＜ 0.4，其中R為載體橫截面之半寬。

折疊區170可具有任何長度，但實驗上已繪示，較長的長度(＞0.5 cm)為更好的，且在此實施例中， l=6 cm。然而，偏振控制器100可包含具有變化之折疊長度的一個以上折疊區。

偏振旋轉藉由越過裝置偏振控制器100之橫向及縱向方向的雙折射來誘發。此雙折射現象起源於載體150在經受外力場時體驗的受應力。力F可用於具有兩個固定載體末端之組態中，且施加至折疊區，如第7圖中所示範。然而，力F亦可施加至偏振控制器100之僅一個末端經固定的組態，如第8圖中所繪示。偏振控制器100可使用一系列安裝件固定，且可包含包圍一或多個光纖的數個系列之多個折疊區。

典型市售纖維偏振控制器利用夾鉗扭轉運動，該等夾鉗扭轉運動直接施加至需要誘發應力雙折射的纖維。然而，本文中所描述之偏振控制器100並不使用纖維120的任何直接扭轉或夾鉗。替代而言，力施加至載體150。光纖120並不體驗到直接損害，且因此且因此並不隨著時間降級，從而使得光纖更穩定且可靠。

偏振控制器100具有高精度偏振控制能力。更具體而言，歸因於所誘發之雙折射的總和，折疊區170之長度 l允許使用者在較廣泛角度範圍上使偏振旋轉。偏振控制器100可包括一個以上折疊區(例如：三個)，此情形允許鮑英卡勒球上偏振移動的完全控制。

偏振控制器100可有利地在低功率消耗下使用。因為本文中所描述之偏振控制器100包括載體及關於載體中心位於偏心位置的纖維，此組態允許不對稱應力誘發，且允許光纖對於外部施加力為更靈敏的。因此，需要極小外部力以在利用偏振控制器100時使偏振旋轉。除非以其他方式明確陳述，否則絕不意欲，本文中所闡述之任何方法絕不解譯為要求其步驟以特定次序執行。因此，在方法項並不實際敘述藉由其步驟遵循的方式或並非以其他方式具體陳述於步驟將限於特定次序的技術方案或描述內容中，絕不意欲推斷任何特定次序。

對於熟習此項技術者將為顯而易見的是，可進行各種修改及變化而不背離本發明之精神及範疇。由於併有本發明之精神及本質的所揭示實施例之修改組合、子組合及變化對於熟習此項技術者可發生，因此本發明應經建構以包含在隨附申請專利範圍及其等效物內的每一事項。

21:基板 10:例示性量子鍵分佈系統 20:光學信號源 30:偏振狀態產生器(PGS) 40:量子通道 40A:光纖 50:偏振射束分離器 60:偵測器D1、D2 100:偏振控制器 120:光纖 120’:剝離部分 121:塗層 121A:經塗佈區段 122:玻璃外部表面/光纖 150:孔/通孔/載體 150’:桿 150A:軟塑膠(耐綸)管 160:偏心通孔 160’:部分折疊通孔 170:折疊區 172:完全開放區 175:減縮(彎曲)區 200:加熱器/燃燒器 200A:火焰 D:距離 H:固持器 F:力 l:長度 l _t :長度 M1:標記 M2:標記 R:外徑

第1圖為量子鍵分佈系統之一個實施例的示意圖；

第2圖為偏振控制器的一個實施例之側視圖，該偏振控制器包括包圍剝離纖維之多個折疊區；

第3圖描繪繪示為標記M1之任意輸入偏振狀態(state of polarization，SOP)如何藉由例示性偏振控制器旋轉至以供輸出之另一偏振狀態M2的方式；

第4圖為載體、鑽孔及火焰幾何形狀的橫截面視圖；

第5圖為根據一個例示性實施例之偏振控制器的橫截面視圖；

第6圖為在施加外力時沿著玻璃桿之經模擬壓縮/拉伸的橫截面影像；

第7圖圖示、為在偏振控制器之兩個末端經固定時沿著偏振控制器之長度的所施加力之模擬；

第8圖圖示在偏振控制器藉由一個末端支撐時藉由偏振控制器體驗之所施加力及有應力的模擬；

第9A圖及第9B圖圖示在偏振控制器經受自0至100 gF之所施加外力時偏振控制器之兩個實施例的偏振旋轉。

第10圖圖示偏振控制器在經受測試時之良好重複性；

第11圖圖示藉由反向散射OTDR量測提供之偏振控制器的所量測損耗；

第12圖圖示對於偏振控制器之一個實施例，鑽孔中心之最佳化位置係在D/R= 0.7072時。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

20:光學信號源

30:偏振狀態產生器(PGS)

40:量子通道

40A:光纖

50:偏振射束分離器

60:偵測器D1、D2

100:偏振控制器

Claims (11)

1. 一種光學系統，包括： (i) 一光源， (ii) 至少一個偏振控制器，該偏振控制器位於該光源之下游，且包括； 一光纖 (iii) 包圍該光纖之一載體，該載體包括具有至少一個折疊區的一偏心通孔，使得該光纖位於該通孔內且接觸該通孔的該至少一個折疊區，至少一個光纖耦接至該偏振控制器；及 (iv) 及位於該至少一個光纖下游的至少一個光學偵測器。
2. 如請求項1所述之光學系統，偏振控制器為一偏振狀態產生器。
3. 如請求項2所述之光學系統，其中該光學系統為一量子鍵分佈(QKD)系統，其中量子鍵分佈(QKD)系統包括至少兩個偏振控制器，包括位於兩個偏振控制器中之一光纖的一量子通道，及至少兩個光學偵測器。
4. 如請求項1所述之光學系統，其中該折疊區施加壓力於該光纖上。
5. 如請求項1所述之光學系統，其中：該載體為一氟及/或硼摻雜玻璃管，該通孔具有0.5 µm至275 µm之一橫截面及距該載體之中心達一距離D定位的一對稱軸，使得0.25 ＜D/R＜至0.95，其中R為該載體之橫截面之半寬。
6. 如請求項1所述之光學系統，其中：該光纖的位於該通孔內部之至少一部分含有熔融至該通孔之該等折疊區的一外部玻璃表面。
7. 一種控制通過一光纖傳播之光之偏振的方法，該方法包括以下步驟： (i) 支撐一偏振載體，該偏振載體包括具有至少一個折疊區的一偏心定位通孔，該至少一個折疊區在至少一個方位處包圍該光纖，且 (ii) 施加一力至該載體。
8. 如請求項7所述之控制通過一光纖傳播之光之偏振的方法，其中折疊區經彎曲。
9. 如請求項7所述之控制通過一光纖傳播之光之偏振的方法，其中該力為0 gF至200 gF。
10. 如請求項7所述之控制通過一光纖傳播之光之偏振的方法，其中該力為1 gF至10 gF。
11. 如請求項7所述之方法，其中該載體位於一塑膠管內。

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