本實(shí)用新型涉及光信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種干涉系統(tǒng)及其多層干涉儀、單層干涉儀、條狀干涉儀。

背景技術(shù)：

光學(xué)干涉儀可分為單通道光學(xué)干涉儀和多通道光學(xué)干涉儀兩大類，單通道光學(xué)干涉儀和多通道光學(xué)干涉儀的差異在于干涉的光波是否通過多個(gè)通道。例如，單通道光學(xué)干涉儀有等厚干涉儀和薩格納克(Sagnac)干涉儀，多通道光學(xué)干涉儀有邁克爾遜(Michelson)干涉儀和馬赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉儀等等。比起單通道光學(xué)干涉儀，多通道光學(xué)干涉儀有著眾多的好處，例如，在光通信中能用于波分或時(shí)分復(fù)用技術(shù)以提高信息的利用率，在精密測(cè)量中能用來提高測(cè)量的精度，在光學(xué)量子計(jì)算中能用來操縱更高維或更復(fù)雜的量子信息等等。

多通道光學(xué)干涉儀有多種實(shí)現(xiàn)的手段，比較常見的多通道光學(xué)干涉儀有兩種，第一種是用分離式的塊狀光學(xué)元件搭建起來的自由空間干涉儀，優(yōu)點(diǎn)是可通過光學(xué)鍍膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)超低的損耗，通常小于0.1dB，缺點(diǎn)是體積龐大、通道數(shù)量很少、相位容易受環(huán)境影響；第二種是光纖或光波導(dǎo)集成干涉儀，優(yōu)點(diǎn)是體積極小、通道數(shù)量很多、相位非常穩(wěn)定，缺點(diǎn)是插入損耗相對(duì)較大，通常超過了3dB。

全連通光學(xué)干涉儀是功能最為強(qiáng)大的光學(xué)干涉儀。所有部分連通的干涉儀都可以通過調(diào)節(jié)所述全連通光學(xué)干涉儀中某些光學(xué)元件的通斷來實(shí)現(xiàn)。從數(shù)學(xué)上說，利用它可以實(shí)現(xiàn)光的任意的離散的幺正變換操作。實(shí)現(xiàn)所述全連通光學(xué)干涉儀有兩種已知的簡(jiǎn)單的平面光學(xué)元件連接方式：分束器三角形排布方式和分束器矩形排布方式。

設(shè)計(jì)一種同時(shí)兼具多通道光學(xué)干涉儀與全連通光學(xué)干涉儀功能的多通道全連通光學(xué)干涉儀是當(dāng)前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種干涉系統(tǒng)及多層干涉儀及其多層干涉儀、單層干涉儀、條狀干涉儀，該干涉系統(tǒng)為多通道全連通光學(xué)干涉儀，具有體積小、相位穩(wěn)定、損耗低、通道數(shù)量多以及多通道全連通的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種干涉系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)包括：輸入端、第一多自由度干涉模塊、路徑干涉模塊、第二多自由度干涉模塊以及輸出端；

所述輸入端用于輸入多路光束；

所述第一多自由度干涉模塊以及所述第二多自由度干涉模塊用于位于同一路徑的不同光自由度之間的干涉；

所述路徑干涉模塊用于位于不同路徑的光自由度之間的干涉；

所述輸出端用于輸出多路光束；

所述輸入端輸入的光束依次經(jīng)過所述第一多自由度干涉模塊、所述路徑干涉模塊、所述第二多自由度干涉模塊以及所述輸出端后出射。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述光自由度包括光的偏振自由度、軌道角動(dòng)量自由度、時(shí)間自由度以及能量自由度中的至少一個(gè)。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述輸入端包括N個(gè)輸入端口，N為大于1的正整數(shù)，每個(gè)所述輸入端口用于容納一個(gè)或是多個(gè)光通道，所述光通道包括所述光自由度；

所述輸出端包括N個(gè)輸出端口，每個(gè)所述輸出端口用于容納一個(gè)或是多個(gè)所述光通道。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述第一多自由度干涉模塊以及所述第二多自由度干涉模塊均包括多個(gè)多自由度干涉裝置。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述多自由度干涉裝置是偏振旋轉(zhuǎn)器件、或軌道角動(dòng)量調(diào)節(jié)器件、或時(shí)間延遲器件、或頻率調(diào)節(jié)器件。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述多自由度干涉裝置與所述路徑干涉模塊相互分離，或是所述多自由度干涉裝置與所述路徑干涉模塊集成為一體。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述路徑干涉模塊包括：兩個(gè)多層干涉儀；

其中，所述多層干涉儀包括多個(gè)層疊設(shè)置的單層干涉儀；兩個(gè)所述多層干涉儀的單層路徑干涉平面相互正交。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，所述單層干涉儀包括多個(gè)層疊設(shè)置上的條狀干涉儀；

同一所述單層干涉儀中相鄰的兩個(gè)所述條狀干涉儀相對(duì)的平面之間具有多個(gè)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與所述光自由度相關(guān)或是不相關(guān)；

同一所述多層干涉儀中，所述單層干涉儀的層疊方向與所述條狀干涉儀的層疊方向垂直；

其中，所述單層干涉儀的內(nèi)部相位通過外部附加設(shè)備調(diào)節(jié)，所述外部附加設(shè)備用于調(diào)節(jié)壓力和/或溫度。

優(yōu)選的，在上述干涉系統(tǒng)中，同一所述多層干涉儀中，在所述單層干涉儀的層疊方向：

所述單層干涉儀為等腰直角三角形，所述等腰直角形的底邊對(duì)應(yīng)的平面具有反射層；在所述條狀干涉儀的層疊方向上，相鄰兩個(gè)所述條狀干涉儀之間的交界面平行于所述底邊；所述等腰直角形的一個(gè)腰邊用于垂直入射光線，另一個(gè)腰邊用于垂直出射光線；

或，所述單層干涉儀為矩形；在所述條狀干涉儀的層疊方向上，相鄰兩個(gè)所述條狀干涉儀之間的交界面平行于所述矩形的同一對(duì)角線；所述矩形的兩個(gè)臨邊用于垂直入射光線，另外兩個(gè)臨邊用于垂直出射光線；

或，所述單層干涉儀為具有45°頂角的平行四邊形；所述平行四邊形具有平行設(shè)置的第一邊以及第二邊；平行設(shè)置的第三邊以及第四邊；在所述條狀干涉儀的層疊方向上，相鄰兩個(gè)所述條狀干涉儀之間的交界面平行于所述第一邊；所述第三邊用于垂直入射光線，所述第四邊用于垂直出射光線；所述第一邊以及所述第二邊對(duì)應(yīng)的表面具有反射層；

或，所述單層干涉儀中的所述條狀干涉儀為具有45°頂角的平行四邊形；任意相鄰兩個(gè)條狀干涉儀關(guān)于二者之間的交界面對(duì)稱；最外側(cè)的兩個(gè)所述條狀干涉儀背離相鄰所述條狀干涉儀的表面設(shè)置有反射層。

本實(shí)用新型還提供了一種多層干涉儀，用于上述干涉系統(tǒng)，所述多層干涉儀包括：

多個(gè)層疊設(shè)置的單層干涉儀；

所述單層干涉儀包括多個(gè)層疊設(shè)置上的條狀干涉儀；

其中，所述單層干涉儀的層疊方向垂直于所述條狀干涉儀的層疊方向。

本實(shí)用新型還提供了一種單層干涉儀，用于上述干涉系統(tǒng)，所述單層干涉儀包括：

多個(gè)層疊設(shè)置的條狀干涉儀，相鄰兩個(gè)條狀干涉儀之間具有多個(gè)分束器。

本實(shí)用新型還提供了一種條狀干涉儀，用于上述干涉系統(tǒng)，所述條狀干涉儀的至少一個(gè)表面具有多個(gè)分束器。

通過上述描述可知，本實(shí)用新型技術(shù)方案提供的干涉系統(tǒng)為多通道全連通光學(xué)干涉儀，可以通過所述第一多自由度干涉模塊以及所述第二多自由度干涉模塊實(shí)現(xiàn)位于同一路徑的不同自由度之間的干涉，進(jìn)而可以增加通道數(shù)目；通過所述路徑干涉模塊實(shí)現(xiàn)位于不同路徑的自由度之間的干涉，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)任意輸入通道與任意輸出通道的連通功能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種干涉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多層干涉儀的俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多層干涉儀的側(cè)視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種多層干涉儀的俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的又一種多層干涉儀的俯視圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的又一種多層干涉儀的俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于干涉系統(tǒng)，分束器三角形排布方式和分束器矩形排布方式在波導(dǎo)集成干涉儀中都已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)。但是在自由空間干涉儀中，由于自由空間干涉儀體積龐大而且相位不穩(wěn)定，目前還沒有辦法實(shí)現(xiàn)干涉系統(tǒng)。

在精密測(cè)量和量子信息處理等尖端領(lǐng)域，光學(xué)干涉儀的能力由干涉儀的輸入光子數(shù)和通道數(shù)來決定。輸入光子數(shù)受制于干涉儀的損耗，而通道數(shù)受制于干涉儀的相位穩(wěn)定性。可見，在這些領(lǐng)域，為了提高干涉儀的能力，必須同時(shí)降低損耗和提高通道數(shù)量。顯然，自由空間干涉儀和波導(dǎo)集成干涉儀并不能同時(shí)滿足這兩個(gè)需求。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種干涉系統(tǒng)，干涉系統(tǒng)包括：輸入端、第一多自由度干涉模塊、路徑干涉模塊、第二多自由度干涉模塊以及輸出端；

輸入端用于輸入多路光束；

第一多自由度干涉模塊以及第二多自由度干涉模塊用于位于同一路徑的不同光自由度之間的干涉；

路徑干涉模塊用于位于不同路徑的光自由度之間的干涉；

輸出端用于輸出多路光束；

輸入端輸入的光束依次經(jīng)過第一多自由度干涉模塊、路徑干涉模塊、第二多自由度干涉模塊以及輸出端后出射。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的干涉系統(tǒng)可以通過第一多自由度干涉模塊以及第二多自由度干涉模塊實(shí)現(xiàn)位于同一路徑的不同自由度之間的干涉，進(jìn)而可以增加通道數(shù)目；通過路徑干涉模塊實(shí)現(xiàn)位于不同路徑的自由度之間的干涉，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)任意輸入通道與任意輸出通道的連通功能。

同時(shí)可以通過設(shè)置路徑干涉模塊具有兩個(gè)多層干涉儀，通過設(shè)置構(gòu)成多層干涉儀的光源元件陣列可以低損耗、相位穩(wěn)定以及體積小的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)干涉系統(tǒng)在自由空間干涉儀中的應(yīng)用。

為了使本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)上述方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

參考圖1，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種干涉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該干涉系統(tǒng)包括：輸入端1、第一多自由度干涉模塊2、路徑干涉模塊3、第二多自由度干涉模塊4以及輸出端5。圖中箭頭用于示意光線的傳播方向。

其中，輸入端1用于輸入多路光束。第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4用于位于同一路徑的不同光自由度之間的干涉。路徑干涉模塊3用于位于不同路徑的光自由度之間的干涉。輸出端5用于輸出多路光束。輸入端輸入的光束依次經(jīng)過第一多自由度干涉模塊、路徑干涉模塊、第二多自由度干涉模塊以及輸出端后出射。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，光自由度包括光的偏振自由度、軌道角動(dòng)量自由度、時(shí)間自由度以及能量自由度中的至少一個(gè)。需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中自由度包括但不局限于上述偏振自由度、軌道角動(dòng)量自由度、時(shí)間自由度以及能量自由度。

輸入端1包括N個(gè)輸入端口，N為大于1的正整數(shù)，每個(gè)輸入端口用于容納一個(gè)或是多個(gè)光通道，光通道包括自由度。輸出端包括N個(gè)輸出端口，每個(gè)輸出端口用于容納一個(gè)或是多個(gè)光通道。

第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4均包括多個(gè)多自由度干涉裝置。第一多自由度干涉模塊2中多自由度干涉裝置的個(gè)數(shù)以及第二多自由度干涉模塊4中多自由度干涉裝置的個(gè)數(shù)均與輸入端口的個(gè)數(shù)相同，均為N。

如未設(shè)置第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4，干涉系統(tǒng)的通道數(shù)為N個(gè)，設(shè)置第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4，可以使得通道數(shù)為k*N。其中，k是光的內(nèi)部自由度的個(gè)數(shù)。如果第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4均是利用偏振自由度時(shí)，此時(shí)第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4均是偏振干涉模塊，k＝2，可以使得通道數(shù)為2N。

在圖1所示實(shí)施方式中，當(dāng)N＝9時(shí)，干涉系統(tǒng)中的9個(gè)輸入端口，依次為In1、In2、In3、In4、In5、In6、In7、In8以及In9，對(duì)應(yīng)的具有9個(gè)輸出端口依次為Out1、Out2、Out3、Out4、Out5、Out6、Out7、Out8以及Out9。

當(dāng)輸入端口為9個(gè)時(shí)，第一多自由度干涉模塊2中多自由度干涉裝置的個(gè)數(shù)以及第二多自由度干涉模塊4中多自由度干涉裝置的個(gè)數(shù)均為9。圖1中示出了N＝9時(shí)，第一多自由度干涉模塊2中多自由度干涉裝置的個(gè)數(shù)為9，依次為W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8以及W9；第二多自由度干涉模塊4中多自由度干涉裝置的個(gè)數(shù)為9，依次為W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8以及W9。

當(dāng)N＝9時(shí)，通過設(shè)置第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4實(shí)現(xiàn)18通道干涉儀，如果移除第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4，18通道干涉儀將退化為9通道干涉儀。

可選的，多自由度干涉裝置是偏振旋轉(zhuǎn)器件、或軌道角動(dòng)量調(diào)節(jié)器件、或時(shí)間延遲器件、或頻率調(diào)節(jié)器件。具體的，多自由度干涉裝置可以為波片、或螺旋相位片或電光調(diào)制器。多自由度干涉裝置的干涉效果可以調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)多自由度干涉裝置的干涉效果可以調(diào)節(jié)不同通道之間的連通程度。

當(dāng)多自由度干涉裝置是波片時(shí)，多自由度干涉裝置包括波片組，波片組采用四分之一波片、二分之一波片和四分之一波片的組合。第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4通過波片組實(shí)現(xiàn)任意的偏振態(tài)的調(diào)節(jié)。

第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4可以增加通道數(shù)。如當(dāng)多自由度干涉裝置是波片時(shí)，第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4用于將單一偏振光旋轉(zhuǎn)到任意的偏振光，二者通過偏振光干涉，實(shí)現(xiàn)光在同一路徑上的兩個(gè)偏振通道之間的干涉。

多自由度干涉裝置與路徑干涉模塊相互分離，或是多自由度干涉裝置與路徑干涉模塊集成為一體。也就是說，在光線傳播路徑上，第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4可以分別獨(dú)立的設(shè)置在路徑干涉模塊3的前后，也可以集成在路徑干涉模塊3內(nèi)，直接和路徑干涉模塊3的分束器等其他光學(xué)元件無空氣間隙地拼接在一起。

路徑干涉模塊3包括：兩個(gè)多層干涉儀31；其中，每一多層干涉儀31包括多個(gè)層疊設(shè)置的單層干涉儀32；兩個(gè)多層干涉儀31的單層路徑干涉平面相互正交。

如圖1所示，兩個(gè)多層干涉儀31中左側(cè)的多層干涉儀31中各個(gè)單層干涉儀32的層疊方向?yàn)樨Q直方向，右側(cè)的多層干涉儀31中各個(gè)單層干涉儀32的層疊方向?yàn)樗椒较颉?/p>

每個(gè)多層干涉儀31包括L層單層干涉儀32，依次為第1層至第L層，L為大于1的正整數(shù)。圖1中，多層干涉儀31虛線表示相鄰兩層單層干涉儀32之間的界面。光線入射方向平行于單層干涉儀32。

通過圖1所示路徑干涉模塊3級(jí)聯(lián)了兩個(gè)多層干涉儀32，兩個(gè)多層干涉儀31的單層路徑干涉平面相互正交，可以實(shí)現(xiàn)多通道全連通功能。

單層干涉儀32包括多個(gè)層疊設(shè)置上的條狀干涉儀33。同一單層干涉儀32中相鄰的兩個(gè)條狀干涉儀33相對(duì)的平面之間具有多個(gè)分束器。分束器用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)路徑之間的光的干涉。分束器通過鍍膜可實(shí)現(xiàn)不同的分束比。同一多層干涉儀31中，單層干涉儀32的層疊方向與條狀干涉儀33的層疊方向垂直。不同的分束器的分束比相同或是不同。具體的，分束器可以通過鍍膜實(shí)現(xiàn)不同的分束比。分束器的分束比與光自由度相關(guān)或是不相關(guān)，如分束比與偏振自由度相關(guān)或是不相關(guān)。分束比與光自由度相關(guān)指分束比可以根據(jù)光自由度設(shè)置，二者之間具有關(guān)聯(lián)關(guān)系。

其中，單層干涉儀32的內(nèi)部相位通過外部附加設(shè)備調(diào)節(jié)，外部附加設(shè)備用于調(diào)節(jié)壓力和/或溫度。具體的，當(dāng)壓力和/或溫度變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光程改變，進(jìn)而改變內(nèi)部相位。通過調(diào)節(jié)壓力和/或溫度，可以調(diào)節(jié)不同通道之間的連通程度。

對(duì)于同一多層干涉儀31，只有處于同一個(gè)水平面的任意兩個(gè)通道才是連通的，而處于不同水平面的任意兩個(gè)通道都是不連通的。光線經(jīng)過兩個(gè)多層干涉儀31后，實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)輸入和輸出路徑都是連通的。進(jìn)一步，經(jīng)過第二多自由度干涉模塊4后，任意兩個(gè)輸入和輸出通道都是連通的。最后，當(dāng)多自由度干涉裝置是波片時(shí)，輸出端5的輸出端口輸出的是任意偏振光，進(jìn)一步地，可用偏振分束器把水平和豎直偏振分量分束到不同的路徑上。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的干涉系統(tǒng)中，一種實(shí)施方式中，多層干涉儀31中的結(jié)構(gòu)可以如圖2和圖3所示。

參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多層干涉儀的俯視圖，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多層干涉儀的側(cè)視圖。圖2和圖3所示多層干涉儀31具有多個(gè)層疊設(shè)置的單層干涉儀32。每一個(gè)單層干涉儀32具有多個(gè)層疊設(shè)置的條狀干涉儀33。單層干涉儀32包括多個(gè)層疊設(shè)置上的條狀干涉儀33。同一多層干涉儀31中單層干涉儀32的層疊方向與同一單層干涉儀32中條狀干涉儀33的層疊方向垂直。

該實(shí)施方式中，多層干涉儀31為三棱柱體結(jié)構(gòu)。同一多層干涉儀31中，在單層干涉儀32的層疊方向：?jiǎn)螌痈缮鎯x32為等腰直角三角形，如圖2所示。等腰直角形的底邊對(duì)應(yīng)的平面具有反射層S0，如圖2所示，通過發(fā)生層S0反射作用改變光線的方向。等腰直角形的一個(gè)腰邊用于垂直入射光線，另一個(gè)腰邊用于垂直出射光線。

在條狀干涉儀33的層疊方向上，相鄰兩個(gè)條狀干涉儀33之間的交界面平行于底邊。圖2中示出了一個(gè)單層干涉儀32具有三個(gè)條狀干涉儀33，具有交界面21和交界面22。交界面21設(shè)置有分束器S1以及分束器S3。交界面22設(shè)置有分束器S2。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的干涉系統(tǒng)中，另一種實(shí)施方式中，多層干涉儀31中的結(jié)構(gòu)可以如圖4。參考圖4，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種多層干涉儀的俯視圖。

在圖4所示實(shí)施方式的多層干涉儀31，多層干涉儀31四棱柱結(jié)構(gòu)。同一多層干涉儀31中，在單層干涉儀32的層疊方向：?jiǎn)螌痈缮鎯x32為矩形，如圖4所示。在條狀干涉儀33的層疊方向上，相鄰兩個(gè)條狀干涉儀33之間的交界面平行于矩形的同一對(duì)角線；矩形的兩個(gè)臨邊用于垂直入射光線，另外兩個(gè)臨邊用于垂直出射光線。圖4中示出了分束器S1、分束器S2、分束器S3、分束器S4、分束器S5、分束器S6、分束器S7、分束器S8以及分束器S9。

當(dāng)采用圖4所示多層干涉儀31，需要將輸入端1中的輸入端口分為兩組，將第一多自由度干涉模塊2中的多自由度干涉裝置分為兩組。每一個(gè)輸入端口對(duì)應(yīng)第一多自由度干涉模塊2的一個(gè)多自由度干涉裝置。其中的一組輸入端口與第一多自由度干涉模塊2的一組多自由度干涉裝置用于為第一個(gè)多層干涉儀31的一個(gè)側(cè)面輸入光信息。另一組輸入端口與第一多自由度干涉模塊2的另一組多自由度干涉裝置用于為第一個(gè)多層干涉儀31的另一個(gè)側(cè)面輸入光信息。第一個(gè)多層干涉儀31對(duì)光信息進(jìn)行處理后，光信息通過第一個(gè)多層干涉儀31的另外兩個(gè)側(cè)面分別出射。第二個(gè)多層干涉儀31的一個(gè)側(cè)面直接與第一個(gè)多層干涉儀31正對(duì)設(shè)置，獲取第一個(gè)多層干涉儀31的對(duì)應(yīng)側(cè)面出射的光信息。第一個(gè)多層干涉儀31的另一個(gè)側(cè)面出射的光信息通過光學(xué)元件改變路徑后入射第二個(gè)多層干涉儀31的另一個(gè)側(cè)面。

光信息在第二個(gè)多層干涉儀31中經(jīng)過處理后從第二個(gè)多層干涉儀31的另外兩個(gè)側(cè)面出射。對(duì)應(yīng)的輸出端5的輸出端口分為兩組，第二多自由度干涉模塊4中的多自由度干涉裝置分為兩組。每一個(gè)輸出端口對(duì)應(yīng)第二多自由度干涉模塊4的一個(gè)多自由度干涉裝置。其中一組輸出端口與對(duì)應(yīng)的第二多自由度干涉模塊4的一組多自由度干涉裝置用于接收輸出第二個(gè)多層干涉儀31的一個(gè)側(cè)面出射的光信息，另一組輸出端口與對(duì)應(yīng)的第二多自由度干涉模塊4的另一組多自由度干涉裝置用于接收輸出第二個(gè)多層干涉儀31的另一個(gè)側(cè)面出射的光信息。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的干涉系統(tǒng)中，又一種實(shí)施方式中，多層干涉儀31中的結(jié)構(gòu)可以如圖5。參考圖5，圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的又一種多層干涉儀的俯視圖。

在圖5所示實(shí)施方式的多層干涉儀31，多層干涉儀31四棱柱結(jié)構(gòu)。同一多層干涉儀31中，在單層干涉儀32的層疊方向：?jiǎn)螌痈缮鎯x32為平行四邊形，如圖5所示。平行四邊形具有平行設(shè)置的第一邊a以及第二邊b；平行設(shè)置的第三邊c以及第四邊d。

在條狀干涉儀33的層疊方向上，相鄰兩個(gè)條狀干涉儀33之間的交界面平行于第一邊a；第三邊c用于垂直入射光線，第四邊d用于垂直出射光線；第一邊a以及第二邊b對(duì)應(yīng)的表面具有反射層S0。圖5中示出了分束器S1、分束器S2、分束器S3、分束器S4、分束器S5以及分束器S6。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的干涉系統(tǒng)中，又一種實(shí)施方式中，多層干涉儀31中的結(jié)構(gòu)可以如圖6。參考圖6，圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的又一種多層干涉儀的俯視圖。

在圖6所示實(shí)施方式的多層干涉儀31，同一多層干涉儀31中，在單層干涉儀32的層疊方向：?jiǎn)螌痈缮鎯x32中的條狀干涉儀33為具有45°頂角的平行四邊形；任意相鄰兩個(gè)條狀干涉儀33關(guān)于二者之間的交界面對(duì)稱；最外側(cè)的兩個(gè)條狀干涉儀背離相鄰條狀干涉儀的表面設(shè)置有反射層。圖6中示出了分束器S1、分束器S2、分束器S3以及分束器S4，分別位于兩個(gè)條狀干涉儀33表面的兩個(gè)反射層S0。

在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的各個(gè)多層干涉儀31中，同一單層干涉儀32相鄰的條狀干涉儀33之間進(jìn)行無間隙拼接。同一多層干涉儀31中，相鄰兩層單層干涉儀32之間進(jìn)行無間隙拼接。通過分離的光學(xué)元件進(jìn)行無空氣間隙的拼接，從根本上解決了空氣流動(dòng)帶來的相位擾動(dòng)問題。兩個(gè)多自由度干涉模塊利用的是光的內(nèi)部自由度，因而相位也不會(huì)受空氣的影響。

條狀干涉儀33為毫米量級(jí)的光學(xué)元件，進(jìn)行無間隙拼接改善了自由空間干涉儀體積龐大的缺點(diǎn)，也就是說具有了集成干涉儀的體積小的優(yōu)點(diǎn)。

分束器以及反射層等光學(xué)元件可以通過在條狀干涉儀33的對(duì)應(yīng)表面鍍膜加工形成，工藝簡(jiǎn)單，成本低，且體積較小。同一單層干涉儀32中的多個(gè)條狀干涉儀33利用空間的一個(gè)方向進(jìn)行層疊拼接，多個(gè)單層干涉儀32之間利用空間的另一個(gè)方向進(jìn)行層疊拼接。由多個(gè)條狀干涉儀33立體拼接而成的多層干涉儀31中可以容納多層入射和出射光束。同一多層干涉儀31中不同層的單層干涉儀32之間相互獨(dú)立，不連通。采用兩個(gè)多層干涉儀31級(jí)聯(lián)，設(shè)置分別位于不同多層干涉儀31的兩個(gè)單層干涉儀32相互正交，從而使得不同層之間的輸入輸出路徑全連通。

兩個(gè)多自由度干涉模塊中的多自由度干涉裝置可以與分束器一樣設(shè)置在兩個(gè)相鄰的條狀干涉儀33之間，從而將多自由度干涉模塊集成在多層干涉儀31中?？梢酝ㄟ^設(shè)置N以及L的取值實(shí)現(xiàn)任意多通道的全連通功能。

通過上述描述可知，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的干涉系統(tǒng)中路徑干涉模塊3中具有兩個(gè)級(jí)聯(lián)的多層干涉儀31構(gòu)成。多層干涉儀31由條狀干涉儀33陣列立體拼接而成。條狀干涉儀33為低損耗的自由空間光學(xué)元件，通過光學(xué)拼接技術(shù)把條狀干涉儀33進(jìn)行無空隙連接，實(shí)現(xiàn)了相位的穩(wěn)定，同時(shí)具有較小的體積。在條狀干涉儀33對(duì)應(yīng)光束的入射表面鍍有抗反射膜，可以降低損耗。

為了實(shí)現(xiàn)立體拼接光學(xué)元件方陣的全連通性，本實(shí)用新型把多層干涉儀31進(jìn)行級(jí)聯(lián)。為了進(jìn)一步增加通道的數(shù)量，本實(shí)用新型還增加了多自由度的第一多自由度干涉模塊2以及第二多自由度干涉模塊4。本實(shí)用新型在保持超低損耗和干涉相位穩(wěn)定的前提下，能夠大幅度提高光學(xué)干涉儀的通道數(shù)量。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種多層干涉儀，該多層干涉儀用于上述干涉系統(tǒng)。該多層干涉儀包括：多個(gè)層疊設(shè)置的單層干涉儀；單層干涉儀包括多個(gè)層疊設(shè)置上的條狀干涉儀。其中，單層干涉儀的層疊方向垂直于條狀干涉儀的層疊方向。

需要說明的是，該多層干涉儀的具體實(shí)施方式可以參考上述實(shí)施例中的多層干涉儀的實(shí)現(xiàn)方式，在此不再贅述。

該多層干涉儀中單層干涉儀之間、條狀干涉儀之間采用無縫拼接，具有體積小，相位穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。且可以通過兩個(gè)多層干涉儀，設(shè)置兩個(gè)多層干涉儀的單層路徑干涉平面相互正交，可以實(shí)現(xiàn)多通道全連通功能。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種單層干涉儀，該單層干涉儀用于上述干涉系統(tǒng)，可以構(gòu)成上述多層干涉儀，該單層干涉儀包括：多個(gè)層疊設(shè)置的條狀干涉儀，相鄰兩個(gè)條狀干涉儀之間具有多個(gè)分束器；不同的所述分束器的分束比相同或是不同。

需要說明的是，該單層干涉儀的具體實(shí)施方式可以參考上述實(shí)施例中的單層干涉儀的實(shí)現(xiàn)方式，在此不再贅述。

該單層干涉儀中各個(gè)條狀干涉儀之間采用無縫拼接，具有體積小，相位穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。也可以將同一單層干涉儀中各個(gè)條狀干涉儀放置在真空中，無需無縫拼接即可實(shí)現(xiàn)相位穩(wěn)定。

基于上述實(shí)施例，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了條狀干涉儀，該條狀干涉儀用于上述干涉系統(tǒng)，可以構(gòu)成上述單層干涉儀以及多層干涉儀，該條狀干涉儀的至少一個(gè)表面具有多個(gè)分束器；不同的所述分束器的分束比相同或是不同。

需要說明的是，該條狀干涉儀的具體實(shí)施方式可以參考上述實(shí)施例中的單層干涉儀的實(shí)現(xiàn)方式，在此不再贅述。

該條狀干涉儀之間采用無縫拼接，形成單層干涉儀，具有體積小，相位穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。也可以將各個(gè)條狀干涉儀放置在真空中，無需無縫拼接即可實(shí)現(xiàn)相位穩(wěn)定。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。