单光束连续变量量子密钥分配(CV-QKD)能够与现有的光通信技术实现无缝对接,它无需使用单光子源和单光子探测器,具有离散变量量子密钥分配无法比拟的优势。因此,这种密钥分配系统有望在不远的将来应用于实际的光通信。连续变量量子密钥分配协议可以选择光的幅度-相位或者偏振分量作为正则变量对进行编码。调制光幅度-相位的协议需要在空间中同时传输两束光:强的本振光束和弱的信号光束,传输过程中很难保持二者的相干性和同步性,导致通信不稳定。而单光束CV-QKD是调制偏振光的信号的偏振分量,本振分量和信号分量在同一束光传播,可以保持同步性和相干性,使通信系统大大简化。无论用什么编码协议都需要光调制器编码,常用的编码调制器有电光调制器、磁光调制器以及由二者联合调制编码。本课题针对电光调制器和磁光调制器存在不足,提出一种新的编码方案——声光和磁光联合调制,其关键技术是声光偏振控制器的研发。本文围绕实现上述研究思路开展工作,主要研究内容如下:第一部分介绍了几种常用的光调制器的基本功能。简要地介绍了电光调制器、磁光调制器以及弹光调制器的基本原理;着重分析了各向同性介质的光弹性效应,论述了声光互作用耦合波方程的求解过程以及声光效应调制偏振态的基本原理,为设计声光偏振控制器奠定基础。第二部分利用第一部分的原理和公式,分析了求解intermediate衍射的微分方程的几种常用方法,选用精度较高的NOA方法。通过编程仿真得到在Raman-Nath和intermediate衍射模式下,任意偏振光在垂直入射和斜入射情况下的偏振分布。考虑了入射角对Bragg衍射的偏振态的影响,为设计声光偏振调制器提供技术参数。结果表明声光互作用过程中,偏振调制现象和介质的光弹性系数和几何尺寸、超声波的频率、光的入射角和偏振态都有关。根据仿真得到的参数,制作了一个声光调制器,并通过实验验证了该声光调制器的偏振变化趋势,结果与仿真的偏振变化趋势吻合。最后推导了声光调制器和磁光调制器联合调制系统的Jones矩阵和Stokes参量。提出了声光和磁光联合调制实现四态协议的编码方案。构建声光和磁光联合编码方案的实验平台,验证了联合偏振调制编码方案。实验实现了联合编码方案的预期目标。