干涉组件及光学梳状滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种干涉组件及光学梳状滤波器，其中，包括支撑单元，用于提供支撑；分光单元，固定在支撑单元上，用于将从分光单元偏振分光膜的入射点处射入的入射光分为具有不同偏振状态的透射光和反射光，并分别进行透射和反射；第一全反单元，固定在支撑单元上，且位于透射光和反射光的光路上，其用于改变透射光和反射光的偏振状态，且分别将透射光和反射光反射回至偏振分光膜的入射点处，使透射光和所述反射光经过偏振分光膜从分光单元出射后发生干涉；补偿单元，固定在支撑单元上，位于透射光在分光单元和第一全反单元之间的光路上；补偿单元用于补偿透射光的相位。上述技术方案提供的干涉组件，可以有效降低仪器的成本，增加使用的便利性。
【专利说明】干涉组件及光学梳状滤波器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信技术，尤其涉及一种干涉组件及光学梳状滤波器。
【背景技术】
[0002]光由于其自身具有的特性被广泛运用于照明、通信、检测、医疗、信息储存、加工、武器等行业。其中，光的干涉技术已经被普遍地运用，光干涉的产生条件是:两束发生干涉的光频率相同、振动方向相同且相位差恒定。基于上述条件，发明了多种干涉方式，其中，利用偏振光干涉的方法已经很成熟的被运用。偏振光干涉的原理如图1a所示。
[0003]参见图la，一束振动方向为OP方向的偏振光沿着OZ方向传播，正入射到波片I上，该偏振光进入波片I后将被分成具有不同传播速度的两束光LI和L2，且这两束光LI和L2的电矢量在垂直于圆波片I法线方向的两个正交方向上振动，参见图1a,第一偏振光LI的振动方向为OX方向，第二偏振光L2的振动方向为OY方向，这两束光LI和L2从波片I出射后具有一定的相位差，在波片I后面加上一个检偏器2，在检偏器2的透射轴上这两束光LI和L2就可以发生干涉现象。
[0004]现有透射式干涉仪的结构示意图参见图lb，透射式干涉仪包括第一分光棱镜2和第二分光棱镜3、第一个波片4、第二个波片6以及补偿单兀5。第一个波片4、第一偏振分光镜2、补偿单元5、第二偏振分光镜3以及第二个波片6顺次排列。上述透射式干涉仪的原理如下:入射的线偏振光经过第一个波片4将偏振状态改变后透射至第一分光棱镜2中的偏振分光膜(图未不出)上，偏振分光膜根据光的偏振特性将光分成两路光，即透射光L3和反射光L4，分别经透射和反射后出射，其中透射光L3经过补偿单元5后出射至第二分光棱镜3中的偏振分光膜(图未示出)上。同时，反射光L4经过全反膜反射后直接出射至第二分光棱镜3中的全反膜上,然后,反射光L4和透射光L3合成一路后出射至第二个波片6上，在第二个波片6的透光轴上发生干涉。
[0005]现有的干涉仪至少存在以下问题:现有的干涉仪必须要使用两个分光棱镜才能实现其功能，而分光棱镜加工制造成本高。使得现有干涉仪的加工制造成本也高。另外，由于入射光和干涉光位于干涉仪的两侧，向干涉仪输送入射光的入射光准直器以及接收干涉光的出射光接收准直器也只能位于干涉仪的两侧，从而使得使用过程中，干涉仪、入射光准直器和出射光接收准直器整体的尺寸很大，使用很不便利。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种干涉组件，用于降低现有干涉器的制造成本，且保证干涉质量。
[0007]本发明提供了一种干涉组件，其中，包括:
[0008]支撑单元，用于提供支撑；
[0009]分光单元，固定在所述支撑单元上，用于将从所述分光单元偏振分光膜的入射点处射入的入射光分为具有不同偏振状态的透射光和反射光，并分别进行透射和反射；
[0010]第一全反单元，固定在所述支撑单元上，所述第一全反单元位于所述透射光和反射光的光路上，所述第一全反单元用于改变所述透射光和反射光的偏振状态，且分别将所述透射光和反射光反射回至所述偏振分光膜的所述入射点处，使所述透射光和所述反射光经过所述偏振分光膜从分光单元出射后发生干涉；
[0011]补偿单元，固定在所述支撑单元上，位于所述透射光在所述分光单元和第一全反单元之间的光路上；所述补偿单元用于补偿透射光的相位。
[0012]如上所述的干涉组件，优选的是，
[0013]所述第一全反单元包括载体、第一全反膜和第一波片；
[0014]所述第一波片贴设在所述载体上的一个侧面上，且朝向所述分光单元；
[0015]所述第一全反膜夹设在所述载体和所述第一波片之间。
[0016]如上所述的干涉组件，优选的是，
[0017]所述分光单元包括直角分光棱镜和第二波片，所述偏振分光膜贴附在所述直角分光棱镜的斜面上，所述第二波片贴设在作为出射面的直角分光棱镜的直角面上。
[0018]如上所述的干涉组件，优选的是，
[0019]所述分光单元还包括第一全反膜，与所述偏振分光膜相对设置，用于将所述反射光反射至与所述透射光的方向平行；
[0020]所述载体的形状为平板状，与所述透射光和反射光的入射方向垂直，且沿所述入射方向的相反方向将所述透射光和反射光反射回至所述偏振反射膜。
[0021]如上所述的干涉组件，优选的是，所述第一波片为1/4波片；所述第二波片为1/2波片。
[0022]如上所述的干涉组件，优选的是，还包括:
[0023]第二全反单元，设置在所述分光单元射出经干涉后干涉光的出射面的外侧，用于将从所述出射面射出的干涉光再次反射至所述分光单元中。
[0024]本发明还提供一种光学梳状滤波器，其中，包括入射光准直器、出射光准直器以及本发明任意提供的干涉组件；
[0025]所述入射光准直器用于向所述干涉组件发送入射光，所述出射光准直器用于接收所述干涉组件输出的干涉光。
[0026]如上所述的光学梳状滤波器，优选的是，
[0027]还包括偏振分光棱镜，固定设置在所述干涉组件的支撑单元上，且位于从所述干涉组件输出的干涉光的出射方向上。
[0028]如上所述的光学梳状滤波器，优选的是，所述干涉组件的数量为三个，三个所述干涉组件在所述支撑单元上呈直角设置；
[0029]其中，所述入射光准直器输出的入射光顺次经过三个所述干涉组件，而后经过双折射晶体或者全反射镜反射后输出至所述出射光准直器。
[0030]如上所述的光学梳状滤波器，优选的是，
[0031]所述干涉组件的数量为五个，五个所述干涉组件在支撑单元上呈平行的两排设置；其中，第一排设置两个，第二排设置三个；
[0032]所述入射光准直器输出的入射光顺次经过各个第一排和第二排的各个所述干涉组件，而后输出至所述出射光准直器。
[0033]上述技术方案提供的干涉组件，只使用一个分光棱镜即可实现干涉，降低了干涉组件的制造成本。另外，通过采用全反单元，使得入射光从分光单元的入射面射入，干涉光从分光单元的出射面射出；与现有技术相比，入射光和干涉光不再位于干涉组件的两侧，从而使得向干涉组件输送入射光的入射光准直器以及接收干涉光的出射光接收准直器的距离较近，以此实现在使用过程中，降低干涉仪、入射光准直器和出射光接收准直器的整体尺寸，使增加使用的便利性。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1a为偏振光干涉的原理示意图；
[0035]图1b为现有干涉仪器的结构示意图；
[0036]图2a为本发明实施例一提供的干涉组件的结构示意图；
[0037]图2b为图2a的俯视示意图；
[0038]图2c为使用图2a中的干涉组件的干涉强度示意图；
[0039]图2d为使用图2a中的干涉组件得到的干涉图样示意图；
[0040]图3为本发明实施例二提供的干涉组件的结构示意图；
[0041]图4a为本发明实施例三提供的光学梳状滤波器的原理示意图；
[0042]图4b为使用图4a中的光学梳状滤波器得到的干涉图样示意图；
[0043]图4c为双折射晶体的原理示意图；
[0044]图5为本发明实施例四提供的光学梳状滤波器的结构示意图；
[0045]图6a为本发明实施例五提供的光学梳状滤波器的原理示意图；
[0046]图6b为图6a中全反射镜的两种布置方式；
[0047]图7为本发明实施例六提供的光学梳状滤波器的原理示意图。
【具体实施方式】
[0048]参见图2a或图2b，本发明实施例一提供一种干涉组件14，其中，包括支撑单元7、分光单元8、第一全反单元9和补偿单元10 ;支撑单元7用于提供支撑；分光单元8固定在所述支撑单元7上，用于将从分光单元8偏振分光膜81的入射点A处射入的入射光分为具有不同偏振状态的透射光和反射光，，并分别进行透射和反射；第一全反单元9固定在支撑单元7上，第一全反单元9位于透射光和反射光的光路上，第一全反单元9用于改变透射光和反射光的偏振状态，且分别将所述透射光和反射光反射回至偏振分光膜81的入射点A处，使透射光和所述反射光经过偏振分光膜81从分光单元8出射后发生干涉；补偿单元10用于补偿透射光的相位；其中，透射光和反射光经过第一全反单元9的反射后，在分光单元8的出射面上的波片12的透射轴上发生干涉。
[0049]支撑单元可以为平板，比如玻璃材质、陶瓷材质或金属材质的平板；在某些情况下，也可以采用非平板结构，以更利于光线的传播和干涉。
[0050]分光单元可以采用普通棱镜贴设分光膜的方式，也可以采用现有的分光仪器。第一全反单元可以采用反射镜或是载体加反射膜的实现方式，此处反射镜的数量可以为一个或是多个拼凑形成。补偿单元可以采用现有的常用的透光材料，如玻璃。
[0051]上述技术方案提供的干涉组件，使用第一全反单元代替现有技术中的分光棱镜，由于第一全反单元的反射作用，使得干涉光从分光单元的出射面射出，这样入射光和干涉光就不再位于干涉组件的两侧，而是相邻，从而也使得发出入射光的入射光准直器和接收干涉光的出射光准直器可以相邻设置，以此实现在使用过程中，降低干涉组件、入射光准直器和出射光接收准直器的整体尺寸，使增加使用的便利性。
[0052]参见图2a或图2b，下面介绍第一全反单元的优选实现方式:第一全反单元9包括载体22、第一全反膜23和第一波片11 ;所述第一波片11贴设在所述载体22上的一个侧面上，且朝向所述分光单元8 ;所述第一全反膜23夹设在所述载体22和所述第一波片11之间。
[0053]载体比如为呈平板状或是由多个平板拼凑形成的弯折形状等。
[0054]此处，根据实际需要选择第一波片11的厚度，比如可以采用厚度为待干涉光波长的四份之一的1/4波片。第一波片11的厚度由欲得到的干涉图样决定，本实施例中以选用上述厚度的波片为例，但不限于此。
[0055]采用上述实现方式的第一全反单元，结构简单，制造成本低，便于推广利用。
[0056]参见图2a或图2b，下面介绍分光单元的优选实现方式:所述分光单元8包括直角分光棱镜24和第二波片12 ;偏振分光膜81贴附在直角分光棱镜24的斜面上,所述第二波片12贴设在作为出射面的直角分光棱镜24的直角面上。
[0057]采用上述实现方式的分光单元与现有干涉仪中的分光单元的结构类似，这样就可以基于现有的干涉仪进行改进，以进一步降低设备的制造成本，避免浪费。
[0058]进一步地，干涉组件14的分光单元8还包括第一全反膜82，与偏振分光膜81相对设置，用于将反射光反射至与透射光的方向平行；载体22的形状为平板状，与透射光和反射光的入射方向垂直，且沿入射方向的相反方向将透射光和反射光反射回至偏振反射膜81。
[0059]采用上述设置的分光单元和第一全反单元，结构简单，且可充分利用现有干涉仪的结构；透射光和反射光能够沿着入射方向的相反方向反射，也使得整个干涉组件的结构紧凑。
[0060]参见图2b，以采用上述实现方式的分光单元和第一全反单元为例，详细描述入射光进入到上述技术方案提供的干涉组件后的光路历程。
[0061]如图2b所不,一束入射光L5垂直入射到分光单兀8中的偏振分光膜81上,根据线偏振光的振动特性，入射光L5将被分成两路光，即透射光L51和反射光L52，分别以透射和反射的方式传播，分开的透射光L51和反射光L52具有相互垂直的偏振状态。此处,假设透射光L51的偏振状态为平行于纸面方向，反射光L52的偏振状态为垂直于纸面方向。
[0062]其中，参见图2b中箭头Al所示，透射光L51经过补偿单元10后，入射至全反单元9上。由于第一全反单元9的作用，透射光L51将原路返回。透射光L51会两次经过第一波片11，此时，透射光L51的偏振状态已经改变，以第一波片11为1/4波片为例，透射光L51的偏振方向由平行于纸面方向变为垂直于纸面方向。改变了偏振状态的透射光L51再次经过补偿单元10后返回到分光单元8中。以第一波片为1/4波片为例，由于偏振方向改变，该透射光L51被反射,且从分光单元8的出射面射出。
[0063]参见图2b中箭头A2所示，同时，透射光L52经偏振分光膜81反射至第一全反膜82后，出射至第一全反单元9上，然后被反射回分光单元8中。以第一波片11为1/4波片为例，透射光L52两次经过第一波片11后，偏振状态发生改变，由垂直于纸面方向变为平行于纸面方向。由于偏振状态改变，该反射光L52被透射,且从分光单兀8的出射面射出。
[0064]接下来，从分光单元8的出射面射出的两路光作为一组干涉光L6在分光单元8的出射面上发生干涉。
[0065]参见图2b和图2c，下面用数学方式描述上述干涉过程:当一束入射光入射到干涉组件14中之后，在分光单元8的偏振分光膜81上进行分光，光振幅分别为:ES，Ep，在干涉组
件14中产生的相位差ΛΦ为:
【权利要求】
1.一种干涉组件，其特征在于，包括: 支撑单元，用于提供支撑； 分光单元，固定在所述支撑单元上，用于将从所述分光单元偏振分光膜的入射点处射入的入射光分为具有不同偏振状态的透射光和反射光，并分别进行透射和反射； 第一全反单元，固定在所述支撑单元上，所述第一全反单元位于所述透射光和反射光的光路上，所述第一全反单元用于改变所述透射光和反射光的偏振状态，且分别将所述透射光和反射光反射回至所述偏振分光膜的所述入射点处，使所述透射光和所述反射光经过所述偏振分光膜从分光单兀出射后发生干涉； 补偿单元，固定在所述支撑单元上，位于所述透射光在所述分光单元和第一全反单元之间的光路上；所述补偿单元用于补偿透射光的相位。
2.根据权利要求1所述的干涉组件，其特征在于， 所述第一全反单元包括载体、第一全反膜和第一波片； 所述第一波片贴设在所述载体上的一个侧面上，且朝向所述分光单元； 所述第一全反膜夹设在所述载体和所述第一波片之间。
3.根据权利要求2所述的干涉组件，其特征在于， 所述分光单兀包括直角分光棱镜和第二波片，所述偏振分光膜贴附在所述直角分光棱镜的斜面上，所述第二波片贴设在作为出射面的直角分光棱镜的直角面上。
4.根据权利要求3所述的干涉组件，其特征在于: 所述分光单元还包括第一全反膜，与所述偏振分光膜相对设置，用于将所述反射光反射至与所述透射光的方向平行； 所述载体的形状为平板状，与所述透射光和反射光的入射方向垂直，且沿所述入射方向的相反方向将所述透射光和反射光反射回至所述偏振反射膜。
5.根据权利要求4所述的干涉组件，其特征在于，所述第一波片为1/4波片；所述第二波片为1/2波片。
6.根据权利要求1所述的干涉组件，其特征在于，还包括: 第二全反单元，设置在所述分光单元射出经干涉后干涉光的出射面的外侧，用于将从所述出射面射出的干涉光再次反射至所述分光单元中。
7.一种光学梳状滤波器，其特征在于，包括入射光准直器、出射光准直器以及权利要求1-6任一所述的干涉组件； 所述入射光准直器用于向所述干涉组件发送入射光，所述出射光准直器用于接收所述干涉组件输出的干涉光。
8.根据权利要求7所述的光学梳状滤波器，其特征在于， 还包括偏振分光棱镜，固定设置在所述干涉组件的支撑单元上，且位于从所述干涉组件输出的干涉光的出射方向上。
9.根据权利要求6或7所述的光学梳状滤波器，其特征在于，所述干涉组件的数量为三个，三个所述干涉组件在所述支撑单元上呈直角设置； 其中， 所述入射光准直器输出的入射光顺次经过三个所述干涉组件，而后经过双折射晶体或者全反射镜反射后输出至所述出射光准直器。
10.根据权利要求6或7所述的光学梳状滤波器，其特征在于，所述干涉组件的数量为五个，五个所述干涉组件在支撑单元上呈平行的两排设置；其中，第一排设置两个，第二排设置三个； 所述入射光准直器输出的入射光顺次经过各个第一排和第二排的各个所述干涉组件，而后输出至所述出射光准直器。
【文档编号】G02B27/28GK103576330SQ201210275083
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月3日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】秦伟, 张显清, 高丽玮, 张华维 申请人:诺方（哈尔滨）科技股份有限公司