[实用新型]一种干涉系统及其多层干涉仪、单层干涉仪、条状干涉仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及光信号处理技术领域，更具体的说，涉及一种干涉系统及其多层干涉仪、单层干涉仪、条状干涉仪。

背景技术

光学干涉仪可分为单通道光学干涉仪和多通道光学干涉仪两大类，单通道光学干涉仪和多通道光学干涉仪的差异在于干涉的光波是否通过多个通道。例如，单通道光学干涉仪有等厚干涉仪和萨格纳克(Sagnac)干涉仪，多通道光学干涉仪有迈克尔逊(Michelson)干涉仪和马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪等等。比起单通道光学干涉仪，多通道光学干涉仪有着众多的好处，例如，在光通信中能用于波分或时分复用技术以提高信息的利用率，在精密测量中能用来提高测量的精度，在光学量子计算中能用来操纵更高维或更复杂的量子信息等等。

多通道光学干涉仪有多种实现的手段，比较常见的多通道光学干涉仪有两种，第一种是用分离式的块状光学元件搭建起来的自由空间干涉仪，优点是可通过光学镀膜技术实现超低的损耗，通常小于0.1dB，缺点是体积庞大、通道数量很少、相位容易受环境影响；第二种是光纤或光波导集成干涉仪，优点是体积极小、通道数量很多、相位非常稳定，缺点是插入损耗相对较大，通常超过了3dB。

全连通光学干涉仪是功能最为强大的光学干涉仪。所有部分连通的干涉仪都可以通过调节所述全连通光学干涉仪中某些光学元件的通断来实现。从数学上说，利用它可以实现光的任意的离散的幺正变换操作。实现所述全连通光学干涉仪有两种已知的简单的平面光学元件连接方式：分束器三角形排布方式和分束器矩形排布方式。

设计一种同时兼具多通道光学干涉仪与全连通光学干涉仪功能的多通道全连通光学干涉仪是当前亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种干涉系统及多层干涉仪及其多层干涉仪、单层干涉仪、条状干涉仪，该干涉系统为多通道全连通光学干涉仪，具有体积小、相位稳定、损耗低、通道数量多以及多通道全连通的优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种干涉系统，所述干涉系统包括：输入端、第一多自由度干涉模块、路径干涉模块、第二多自由度干涉模块以及输出端；

所述输入端用于输入多路光束；

所述第一多自由度干涉模块以及所述第二多自由度干涉模块用于位于同一路径的不同光自由度之间的干涉；

所述路径干涉模块用于位于不同路径的光自由度之间的干涉；

所述输出端用于输出多路光束；

所述输入端输入的光束依次经过所述第一多自由度干涉模块、所述路径干涉模块、所述第二多自由度干涉模块以及所述输出端后出射。

优选的，在上述干涉系统中，所述光自由度包括光的偏振自由度、轨道角动量自由度、时间自由度以及能量自由度中的至少一个。

优选的，在上述干涉系统中，所述输入端包括N个输入端口，N为大于1的正整数，每个所述输入端口用于容纳一个或是多个光通道，所述光通道包括所述光自由度；

所述输出端包括N个输出端口，每个所述输出端口用于容纳一个或是多个所述光通道。

优选的，在上述干涉系统中，所述第一多自由度干涉模块以及所述第二多自由度干涉模块均包括多个多自由度干涉装置。

优选的，在上述干涉系统中，所述多自由度干涉装置是偏振旋转器件、或轨道角动量调节器件、或时间延迟器件、或频率调节器件。

优选的，在上述干涉系统中，所述多自由度干涉装置与所述路径干涉模块相互分离，或是所述多自由度干涉装置与所述路径干涉模块集成为一体。

优选的，在上述干涉系统中，所述路径干涉模块包括：两个多层干涉仪；

其中，所述多层干涉仪包括多个层叠设置的单层干涉仪；两个所述多层干涉仪的单层路径干涉平面相互正交。

优选的，在上述干涉系统中，所述单层干涉仪包括多个层叠设置上的条状干涉仪；

同一所述单层干涉仪中相邻的两个所述条状干涉仪相对的平面之间具有多个分束器；不同的所述分束器的分束比相同或是不同；所述分束器的分束比与所述光自由度相关或是不相关；

同一所述多层干涉仪中，所述单层干涉仪的层叠方向与所述条状干涉仪的层叠方向垂直；

其中，所述单层干涉仪的内部相位通过外部附加设备调节，所述外部附加设备用于调节压力和/或温度。

优选的，在上述干涉系统中，同一所述多层干涉仪中，在所述单层干涉仪的层叠方向：