[发明专利]可拓展的多模式光量子干涉装置及其搭建方法

权利要求书

1.一种可拓展的多模式光量子干涉装置，其特征在于，所述多模式光量子干涉装置包括：

输入光路阵列，用于将多个光束准直成等间距的水平平行光束阵列；

多模式干涉网络，用于实现任意两个输入模式间全连通的干涉；

立体输出光路，用于实现等光程的干涉信号收集；

所述多模式光量子干涉装置用于使不同模式输入的光信号进行干涉以及对干涉信号进行收集。

2.根据权利要求1所述的多模式光量子干涉装置，其特征在于，所述输入光路阵列包括：输入准直器、平面圆形反射镜、直角反射镜以及调整平台，其中，所述输入准直器通过单模光纤外接光源，输入光信号。

3.根据权利要求1所述的多模式光量子干涉装置，其特征在于，所述多模式干涉网络包括：方形反射镜、熔融石英支撑件、三角形干涉仪、方形干涉仪、超低膨胀玻璃、水冷循环控温板以及隔振平板，其中，

所述方形反射镜镀45±5度入射的光学高反射膜，用于将所述的水平平行光束阵列转变为竖直传播；和/或

所述三角形干涉仪具有多层结构，能够使所述水平平行光束阵列中，每一个竖直列中的光束进行干涉，并将竖直入射的平行光束阵列的传播方向转变为水平方向传输；和/或

所述方形干涉仪具有多层结构，能够使所述平行光束阵列中，同一个水平面中的光束进行干涉；和/或

所述超低膨胀玻璃尺寸为200mm*200mm*20mm，用于提高干涉网络的稳定性。

4.根据权利要求1所述的多模式光量子干涉装置，其特征在于，所述立体输出光路包括：直角镜阵列、爬高架反射镜阵列、反射镜阵列、波片组合阵列以及耦合器阵列，其中，

所述直角镜阵列包括：阶梯安装底座、旋转转接件、条形直角反射镜，所述直角镜阵列用于对平行的光束阵列进行均匀的扩大间距；和/或

所述爬高架反射镜阵列包括：阶梯安装底座、固定凸台、直角反射镜，所述爬高架反射镜阵列用于固定和安装调节架并将竖直传播的光束转变为水平传播；和/或

所述反射镜阵列包括：网格支架、固定凹槽，所述反射镜阵列用于安装二维调节架与圆形反射镜；和/或

所述波片组合阵列包括：波片安装底座、波片安装转接架，所述波片组合阵列用于固定由1/2波片和1/4波片组合阵列；和/或

所述耦合器阵列包括：耦合器安装柱、耦合器横杆，所述耦合器阵列用于安装耦合器，收集干涉光信号；和/或

所述耦合器安装柱包括：安装柱固定底座，安装柱伸长杆，所述耦合器安装柱用于提高安装稳定性以及任意高度的固定。

5.根据权利要求1所述的多模式光量子干涉装置，其特征在于，所述立体输出光路还包括：1/2波片阵列和极化分束器阵列，所述1/2波片阵列用于实现同一路径模式中偏振自由度的干涉；所述极化分束器阵列用于将同一路径模式中的两个偏振模式进行分离。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的多模式光量子干涉装置的搭建方法，其特征在于，包括以下步骤：

正向光信号输入对准；

阵列型光路的爬高架光路与极化分束器光路调节；

逆向光信号输入调节输入光路；

测量干涉仪网络线性变换。

7.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，所述正向光信号输入对准的步骤中，从一个模式输入对准输出模式中多个等光程处的耦合器进行收集，计算收集效率公式为S＝I_out/I_in。

8.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，所述阵列型光路的爬高架光路与极化分束器光路调节的步骤中，将干涉网络中出射的光束进行扩束并将偏振自由度分为两个模式。

9.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，所述逆向光信号输入调节输入光路的步骤中，通过逆向输入光信号，调节所述输入光路阵列中的其余多个模式。

10.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，所述测量干涉仪网络线性变换的步骤中，测量对于一个具有m个模式光量子线路变换矩阵，矩阵每个元素表示为其中A_nm∈[0，1]，φ_nm∈[0，2π]分别为振幅和相位。