复用包含波分复用、偏振复用、轨道角动量(OAM)复用等技术,它广泛应用于光通信领域包括量子保密通信,是目前信息科学的研究热点。所谓偏振复用,即随机选择任一 Stokes参量作为本振光(LO)和另外两个作为信号光,它能够将信号光和LO在同一光路中传播,实现量子密钥分发(QKD)。与现有量子保密通信相比,这种QKD方法可以保证LO和信号光在同一光路中传播,消除自由空间的大气效应,避免信道相位偏移等因素的影响。本文侧重研究偏振复用的编码方案,对偏振复用在OAM编码的应用也作了仿真。论文围绕偏振复用,主要研究以下几个方面:首先,提出了基于偏振复用的离散调制连续变量量子密钥分发(CV-QKD)方案,介绍了离散调制的CV-QKD实验系统,阐述了用三晶片型编码器复用和解复用的原理,以Poincare球上的两个小区域作为编码区域,选择任一 Stokes参量作为本振光(LO)和另外两个作为信号光。建立目标偏振态与三晶片型Stokes参量编码器驱动电压的映射表,采用基于静态查表法的控制方案,驱动三晶片型Stokes参量编码器实现编码,提高了编码速度,最大的编码调制速率达到119 kHz。其次,本文用RQNN实现相干态偏振信号的识别与恢复,降低误码率,提高密钥率。介绍三种RQNN的结构,构建适合实验系统的非线性RQNN模型,利用LabVIEW的MATLAB script节点,将RQNN整合入数据采集系统中,实现了对CV-QKD系统数据的辅助协调。通过RQNN对相干态信号的识别与恢复,CV-QKD系统的误码率(QBER)达到4%左右,数据协调后最终误码率小于10-6,低于CV-QKD的安全阈值,相比未经降噪的信号QBER明显降低,表明该方案是行之有效的。最后,在连续变量离散调制的基础上,建立了基于偏振复用的高斯调制编码协议,阐述了高斯调制的协议和编码原理,并结合三晶片型Stokes参量编码器进行了实验验证,表明了此方案的可行性;还介绍了偏振复用在OAM编码QKD中的应用,仿真了实验方案,为OAM的研究打下基础。