面向自由空间量子通信的高增强主动光束漂移校正

在自由空间量子通信的实际应用中，采用主动光束耦合与稳定技术具有显著优势，尤其是在探测面积有限或需耦合进单模光纤（SMFs）以抑制背景噪声的场景中。本文提出一种高增强主动光束漂移校正技术，专门用于在光束与SMF初始未对准的情况下高效耦合与稳定光束。为实现该目标，我们实现了SMF自动耦合算法与解耦稳定方法，有效且可靠地校正由大气湍流效应引起的光束漂移。通过定量测量激光束（纠缠光子）耦合效率（符合计数）的时间变化，对所提技术性能进行了充分验证。结果表明，即便存在2.6 km大气湍流效应，耦合效率的均值与标准差均得到显著改善。使用激光源时，耦合效率均值提升超过50%，标准差大幅改善4.4倍；对于纠缠光子源，均值提升14%，标准差约改善2倍。此外，该技术成功将自由空间信道中受大气效应影响的偏振纠缠态保真度恢复至接近源端直接测量值的水平。我们的工作有助于设计空间光-光纤耦合系统，不仅适用于自由空间量子通信，也适用于高速激光通信。