[发明专利]一种干涉仪装置

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯领域，尤其是涉及用于光相位信号探测的解调器、探测器。

背景技术

相移键控(PSK)调制技术和相干探测技术可有效降低超高速光传送网中的色散和PMD对信号的影响，但现有的任何一种光探测器都不能直接响应光的相位信息，必须将所加载的相位信号转换为强度信号，然后采用光强探测的方式进行解调。为了将相位信号转换为强度信号，已有的一种公开的基本原理就是将相同频率的光束进行干涉，由于干涉波的光强I与参与干涉的两光束相位差可用公式表示，其中I₁、I₂为两光束的峰值光强，为已知值，因此可直接通过公式计算将探测到的光强度信号换算出相位信号。

为了得到上述两个相干光，一种方式是引入与输入信号光同频率的本地载波(参考光)，但由于本地载波的载波相位很可能是不准确的，因此干涉后后所得的光强极大极小值也容易发生颠倒(即解调后数字信号0、1颠倒)。另一种方式则是采用差分相移键控(DPSK)调制技术，即由信号光的前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。例如在二相差分相移键控(2DPSK)调制技术中，用前后码元相位差时表示数字信息“0”，时表示数字信息“1”。这样，如果将输入的信号光分离为光强比50∶50的两束子信号光，然后将其中一个子信号光延迟一个比特(即一个码元)，再让两子信号光发生干涉，从而获得光强与前后码元相位差相关的干涉波，经过光功率探测器接收及电信号处理，即可解调出所需的数字信息。

在光通讯领域，常用的干涉仪有2大类，一类以迈克尔逊(Michelson)干涉仪(如图1所示)、马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪为代表，主要采用光分束器和反射镜等光学棱镜实现光束分离、相位延迟(由分离的两束光所经过不同光路产生的光程差引起)、干涉的功能；另一类是基于耦合器/波导的干涉仪，基本原理与第一类相同，只是采用分光比为50∶50的耦合器/波导代替分束器来实现分光、干涉的功能，其相位延迟主要通过耦合器/波导两个输出端光纤/波导臂长度差来实现。

已公开的中国专利号为200680009541.4的技术方案中提出一种基于迈克尔逊(Michelson)干涉仪的新型结构，如图2所示，有效地解决了干涉臂长度差的温度稳定性问题。但由于分离的光束所通过的光学元件并非同一个，元件间的加工尺寸误差将使得光程距离保存一致的设计要求变得困难，从而被迫提高光学元件的加工精度要求。例如图中的玻璃平片14和玻璃平片22，根据设计要求是希望有相同的厚度(或者说非常小的厚度差)，要实现两个不同平片到达这一要求，必须将玻璃平片的厚度公差设定到相应的要求，由此也加大了实际生产的难度。

发明内容

针对已公开技术方案的不足，本发明提出一种基于马赫-曾德干涉仪的新型实施结构，在确保干涉臂长度差(即相位差)的温度稳定性下，降低对光学元件的加工难度，同时借鉴了迈克尔逊干涉仪的优点，利用一个分束器同时实现分光和干涉两种功能，减少光学元件数量。

本发明的技术方案是：

本发明的干涉仪装置，包括：

一光分束器，用于将入射光束分离为两个平行光束输出；

一直角反射镜，用于将上述两平行光束经过直角反射镜的两个直角反射面反射后，平行地折回到光分束器；

一固定元件，置于光分束器和直角反射镜之间，通过固定元件两侧相互平行的侧面，将所述的光分束器和直角反射镜连接为一个整体。

进一步的，光分束器由一个菱形棱镜部件和一个直角棱镜部件组成。菱形棱镜部件的棱角为45度，其一侧面与直角棱镜的斜面粘结，并形成透反比为50∶50的分光膜，菱形棱镜的另一侧面与直角棱镜的一直角面平齐，同处在一个平面内。直角反射镜的截面(呈直角三角形)与上述两平行光束构成的平面相互垂直，从而使返回的光束与入射光束有空间上的偏移量。固定元件是一平板玻璃，置于光分束器和直角反射镜之间，通过平板玻璃两侧相互平行的侧面，将光分束器和直角反射镜连接为一个整体。

明显地，上述折回光分束器的两束平行光，将会在透反比为50∶50的分光膜处发生干涉后分为两束干涉光输出。由于光分束器中菱形棱镜部件的作用，分离出来的两束光束在折返行程中存在一个等同于2倍菱形棱镜厚度乘上菱形棱镜材料折射率的光程差。例如在DPSK解调器设计时，将此光程差造成的延时(即光程差乘以光速)设定等于所需解调信号光的比特率的倒数(即前后比特的时间差)，即可实现光相位信息到光强信息的转换。

更进一步的，所述的光分束器的菱形棱镜部件可拆分为两个直角棱镜，两直角棱镜的一直角面相互粘结。