专利名称：一种干涉仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种干涉仪，尤其涉及一种可作为差分移相键控(DPSK)解调器 的干涉仪。
背景技术：
差分移相键控(DPSK)作为一种适合高速光通信的信号调制格式而受到广泛的重 视。移相键控(PSK)是一种数字调制格式，它通过改变或者调制使信号光的相位携带信息。 而DPSK是由相邻比特的相位差携带信息的一种移相键控(PSK)。在光通信技术中，为读出 差分移相键控(DPSK)信息，需要一个能把光相位信息转变为光强度信息的解调器。差分移 相键控(DPSK)信息的解码是通过相临比特相位的比较实现的。在理论上，携带差分移相键 控(DPSK)调制信号的光波被分成两束，再经过不同的光程重新合束后，两列光波将发生干 涉，或者相干增强，或者相干减弱。为使光相位信息转变为光强度信息，需要控制两束被分 开光束的光程，使其在合束时的光程差等于一个比特的距离。例如，一个40Gbit/s的系统， 一个比特等于25ps，光在一个比特的时间内所走过的距离为7. 5mm。在这个例子里，上面所 说的两束光的光程差就应该等于7. 5mm。已有技术中的Mach-Zehnder型干涉仪可以实现上述差分移相键控(DPSK)信号的 解调，只需使干涉仪两个臂的光程差等于一个比特的距离。由于光的干涉是以一个波长的 距离为周期，干涉强度随相干光束的光程差的变化是十分敏感的。而且，光在Mach-Zehnder 干涉仪的每一个臂传播的光程远大于光波的一个波长。因此，为了使两束光的光程差的变 化不对干涉产生严重的影响，需要对Mach-Zehnder干涉仪进行严格的温度控制。特别对于 具有长光程的干涉仪，这是非常困难的，并且实现这样高精度的控温需要付出很高的成本。
实用新型内容因此，本实用新型针对上述不足，而提出一种结构较为简单且对于温度不敏感的 干涉仪结构。本实用新型的技术方案是本实用新型的干涉仪，包括有两个透光平行平片(102、103/402、403)，在平行平片的一个表面镀条形部分反射 薄膜(106/406)，用于将入射到其上的光分成能量均等的两束，在平行平片的另一个表面镀 条形全反射薄膜(105/405)，用于将入射到其上的光反射；一个干涉仪支架(104/404)，固定上述的两个透光平行平片(102、103/402、403)，
使两个平行平片成一定夹角或者平行。进一步的，所述的干涉仪支架是二个平行平片，固定于所述的两个透光平行平片 (102,103)上下端之间，与之一起构成一个矩形结构。或者，所述的干涉仪支架是一个平行平片，固定于所述的两个透光平行平片(402、 403)下端之间，与之一起构成一个三角形结构。[0011]进一步的，在入射光进入所述的透光平行平片(102/402)与相对的透光平行平片 (103/403)的之间的第一个光路(1)上设置有一个相位延迟器(107/409)。更进一步的，在所述的透光平行平片(102/402)与相对的透光平行平片 (103/403)的之间的第二个光路(2)上设置有另一个相位延迟器(207)。进一步的，在所述的平行平片的入射光路上设置一个准直器(101)，在所述的平行 平片的出射光路上设置光电探测器或光纤(108/308/408)。更进一步的，在所述的光纤前的光路上设置透镜(308/407)。本实用新型采用相同光学原理实现的另一种改进的干涉仪，包括有两个独立胶合成一体的光学元件(50/602、603/702、703)，所述的光学元件是包 括两个透光平行平片(501、502/6021、6022/6031、6032/7021、7022/7031、7032)，这两个 平行平片互相平行的固定在一个元件支架(503)上，所述的两个互相平行的平行平片的相 对向内的两个平面上一个镀全反射薄膜(505)，另一个镀部分反射薄膜(504)；一个干涉仪支架(604/704)，固定上述的两个光学元件(602、603/702、703)，使两 个光学元件成一定夹角或者平行。进一步的，所述的干涉仪支架是一个夹角固定架(604)，固定于所述的两个光学元 件(602、603)之间。或者，所述的干涉仪支架是一个平行四边形支架(704)，固定于所述的两个光学元 件(702、703)之间。或者，所述的干涉仪支架是二个平行平片，固定于所述的两个光学元件(50)上下 端之间，与之一起构成一个矩形结构。进一步的，在入射光进入所述的光学元件(702)的与相对的光学元件(703)的第 一个光路(1)上设置有一个相位延迟器(705)。更进一步的，在入射光进入所述的光学元件(702)的与相对的光学元件(703)的 第二个光路(2)上设置有另一个相位延迟器。进一步的，在所述的光学元件的入射光路上设置一个准直器(601/701)，在所述的 平行平片的出射光路上设置光电探测器或光纤。更进一步的，在所述的光纤前的光路上设置透镜。本实用新型在如上所述的平行平片的相同表面除了镀有全反射薄膜 (105/406/505)或者部分反射薄膜(106/405/504)的位置外的其余位置均镀增透膜。如上所述的相位延迟器(107/207/409/705)是热光效应的相位延时器或者电光 效应的相位延时器或者电致伸缩的相位延迟器。本实用新型的光学工作原理是一束光入射到第一个所述的透明平行平片(或所 述的光学元件)上，被所述平行平片(或所述的光学元件)上所镀的所述的部分反射膜分 成能量均等的两束，其中一束光被所述的第一个平行平片(或所述的光学元件)上所镀的 所述的全反射膜反射，并与透过所述的第一个平行平片(或所述的光学元件)的那束光相 平行的射向第二个上述的透明平行平片上(或所述的光学元件)；上述的被分离的一束光 被所述的第二个平行平片(或所述的光学元件)上的全反射薄膜反射到所述的第二个平行 平片(或所述的光学元件)上所镀的部分反射薄膜上，并与上述的被分离的另一束光在这 个部分反射薄膜上重新合束并发生干涉。[0028]本实用新型采用如上所述的干涉仪结构，两束光经过不同的光路后合束，它们之 间含有一个光程差。当入射光为被DPSK格式调制的信号光时，所述的光程差所对应的延迟 时间等于入射光信号相邻比特之间的时间延迟时，则该干涉仪成为一个DPSK解调器。本实 用新型的干涉仪结构由于所分成的两束光每束都通过两个元件的一个平行平片，因此，这 种干涉仪是温度不敏感的。
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；图2是本实用新型的实施例2的结构示意图；图3是本实用新型构成的DPSK解调器的实施例1的结构示意图；图4是本实用新型的实施例3的结构示意图；图5是本实用新型的扩展的光学元件结构示意图；图6是本实用新型的实施例4的结构示意图；图7是本实用新型的实施例5的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。本实用新型以应用于DPSK解调器的Mach-Zehnder干涉仪的一些实例说明。所述 DPSK解调器中，入射光被一个分束器分成两束光，这两束光被不同的反射镜反射，经过不同 的光程后被一个合束器重新合束。因为光程差的存在，这两束重新合束的光彼此间有一个 时间延迟。这两束光的光程差所引起的时间延迟被设计成等于被以DPSK格式调制的入射 光的相邻比特之间的时间延迟。两束相干光干涉之后的光强(I)为/ = Z1 + Z2 + I^T2 COS δ其中I1, I2为两束相干光的光强，δ为两束相干光的相位差。这样利用干涉仪作 为DPSK解调器就可以把相位信息转换为光强度信息。本实用新型的一个实施例如图1所示。这个实施例结构中包括4个透明平行平片 102、103和104，其中平行平片104作为干涉仪支架。这四个平片胶合成如图1所示的矩形。 其中，在平行平片102、103上镀有条形全反射薄膜105和条形部分反射薄膜106。除镀有上 述全反射薄膜和部分反射薄膜的位置外，平行平片102、103相同表面的其余位置镀增透薄 膜。在四个平片所围成的空间内有一个相位延迟片107。此实施例结构的干涉仪的工作过程是经过准直器101准直的入射光以一定角度 入射到平行平片102上，并被其上所镀的部分反射薄膜106分成1、2两束光。光束1经过 相位延迟片107入射到平行平片103上，并被其上所镀的全反射薄膜105反射到平行平片 103的另一侧所镀的部分反射薄膜106上。光束2被平行平片102上所镀的全反射薄膜105 反射到平行平片103上所镀的部分反射薄膜106上。1、2两束光被平行平片103上所镀的 部分反射薄膜106重新合束。合束后的干涉光被光电探测器108接收。其中部分反射薄膜 106可以把入射光分成能量均等的两束光。当两个平行平片104的材质相同、长度相等，并 且平行平片102和103的材质相同、厚度相等时，上述的1、2两束光的光程差就完全由相位 延迟片107决定。此时，图1所示结构就构成了一个温度不敏感的干涉仪，并且，由于两个平行平片102、103及其上所镀薄膜的对称性，此干涉仪对入射光有一个比较大的允许入射当经准直器101准直的入射光为被DPSK格式调制的信号光时，设置相位延迟器 107所引入的相位延迟量，使1、2两束光重新合束时的相位差所对应的时间延迟等于信号 光相邻比特的时间延迟。这时图1所示的干涉仪就成为了一个把相位信号转换为光强度信 号的DPSK解调器。如图2所示的实施例2的结构，可以在上述实施例1结构的基础上，在光束2的光 路中也设置另一相位延迟器207，构成双相位延迟器的结构，以增大调制、解调的带宽。如图3所示，在上述结构中，可在被部分反射薄膜重新合束而得到的出射的干涉 光束的光路中设置成象透镜309，把干涉光束耦合进光纤308中，以便把这种干涉仪应用在 光纤通信系统中。本实用新型的另一个种实施例结构如图4所示。这个实施例结构中包括两个透明 平行平片402、403。这两个平行平片402、403成一个夹角放置，并被作为干涉仪支架的平 片404粘接在一起。当然的，连接平片403和402的方式不仅可以局限于图4所示的三角 形固定结构，还可以为其他方式固定使得两个平行平片402、403成一个夹角放置。在平行 平片402、403上镀有条形全反射薄膜405和条形部分反射膜406。为了增强透光性，除镀有 上述全反射薄膜和部分反射薄膜的位置外，平行平片402、403相同表面的其余位置镀增透 薄膜。图4所示的实施例结构的干涉仪的工作过程是经过准直器401准直的入射光以 一定角度入射到透明平片402上，并被其上所镀的部分反射薄膜406分成1、2两束光。光 束2经过平片402、403所夹的空间入射到透明平片403所镀的部分反射薄膜406上。光 束1被透明平片402上所镀的全反射薄膜405反射到平片403上，并被平片403上所镀的 全反射薄膜405反射到平片403的另一侧所镀的部分反射薄膜406上。1、2两束光被平片 403上所镀的部分反射薄膜406重新合束。合束后的干涉光被光电探测器接收。其中部分 反射薄膜406可以把入射光分成能量均等的两束光。由于光束1和光束2在合束前所走过 的光程不同，在平片403上所镀的部分反射薄膜406上合束时具有一个光程差。设计两平 片402、403的材质、厚度及夹角等参数，可以使1、2两束光在合束时有一个设定的光程差， 即相位差。也可以在上述结构中，设置相位延迟器409，以调节1、2两束光的光程差。当经准直器401准直的入射光为被DPSK格式调制的信号光时，设置上述光程差， 使1、2两束光重新合束时的相位差所对应的时间延迟等于信号光相邻比特的时间延迟。这 时如图4所示的实施例的干涉仪就成为了一个把相位信号转换为光强度信号的DPSK解调
ο当然的，在上述结构中，可在光束2的光路中也设置另一个相位延迟器，构成双相 位延迟器的结构，以增大调制、解调的带宽。在上述结构中，可在被部分反射薄膜重新合束而得到的出射的干涉光束的光路中 设置成象透镜407，把干涉光束耦合进光纤408中，以便把这种干涉仪应用在光纤通信系统 中。在如图1至图4所示的实施例结构中，镀有增透膜、全反射薄膜和部分反射薄膜的 透明平片可用如图5(1)中所示的光学元件代替。如图5(1)所示，这个元件由四个透明平片501、502、503胶合而成。其中平片501、502被两个长度相同、材质相同的平片503连接， 构成一矩形。其中，平片501的内表面镀有条形全反射薄膜504，平片502的内表面镀有条 形部分反射薄膜505。除镀有上述全反向薄膜504、部分反射薄膜505的位置，平片501、502 相同表面的其余位置和相对表面皆镀增透膜。在这个结构中也可以再添加两块平片，使其 成为封闭的矩形，这样可对平片所围矩形的内表面上所镀薄膜起到保护作用，方便使用、保 存和调节。上述平行平片501、502可以是材质相同、厚度相同的平行平片。如图5(2)所示，这个元件具有分光功能的工作过程是入射光0经过一平行平片 501，被另一平片502表面所镀的部分反射薄膜505分成能量均等的两束光。其中一束光1 被部分反射薄膜505反射到第一个平行平片501上所镀的全反射薄膜504上，之后被全反 射薄膜504反射，反射的光束2并与经过部分反射薄膜505透射的光束1平行射出此元件。当然的，本实用新型的光学元件不拘泥于图5(1)所示的矩形结构，只要具有如上 所述的功能，这个光学元件可以是包括平行四边形、矩形在内的任意形状。本实用新型中，由图5所示的光学元件所构成的干涉仪的一个实例如图6所示。其 中包括两个上述光学元件602、603，这两个元件成一个夹角α被固定在支架604上。这个 支架604可以是可调的，以通调整支架604来调节光学元件602、603之间的夹角。如图6所示的干涉仪工作过程是经过准直器601准直的光入射到第一个光学元 件602上，被光学元件602的一个平行平片6022上所镀的部分反射薄膜分成能量均等的两 束光。其中光束1被602的另一个平行平片6021上所镀的全反射薄膜反射，与经平行平片 6022透射的光束2平行射向第二个光学元件603。光束1被光学元件603的一个平行平片 6031上所镀的全反射薄膜反射到另一个平行平片6032上所镀的部分反射薄膜上，与入射 到这个部分反射薄膜上的光束2重新合束。由于光束1和光束2在合束前所走过的光程不 同，在平片6032上所镀的部分反射薄膜上合束时具有一个光程差。由于光束1和光束2在 合束前都经过了两光学元件602、603的一个平行平片6022、6032，它们在合束时的光程差 只等于自由空间中传播时的光程差。因此，这种结构的干涉仪是温度不敏感的。设置两个光学元件602、603的夹角，可以使1、2两束光在合束时有一个设定的光 程差，即相位差。也可以在上述结构中，在光束1、2的光路中设置相位延迟器，以调节1、2 两束光的光程差。当经准直器601准直的入射光为被DPSK格式调制的信号光时，设置上述光程差， 使1、2两束光重新合束时的相位差所对应的时间延迟等于信号光相邻比特的时间延迟。这 时图6所示的干涉仪就成为了一个把相位信号转换为光强度信号的DPSK解调器。在上述结构中，可在被部分反射薄膜重新合束而得到的出射的干涉光束的光路中 设置成像透镜，把干涉光束耦合进光纤中，以便把这种干涉仪应用在光纤通信系统中。本实用新型中，由图5所示的光学元件所构成的干涉仪的另一个实例如图7所示。 其中包括两个上述光学元件702、703，这两个元件由一个平行四边形支架704连接。在两个 光学元件702和703之间有一个相位延迟片705。图7所示的干涉仪的工作过程与图6所示的干涉仪的工作过程相似。差别在于图 7所示的干涉仪，其合束光1、2的相位差必须由相位延迟片705引入，元件702、703和自由 空间无法引入相位差。图7所示的结构与图6所示结构皆是对温度不敏感的。当经准直器701准直的入射光为被DPSK格式调制的信号光时，且当由延迟片705引入的相位差所对应的延迟时间等于入射光信号相邻比特之间的时间延迟时，此干涉仪成 为一个DPSK解调器。在上述结构中，可在光束2的光路中也设置一相位延迟器，构成双相位延迟器的 结构，以增大调制、解调的带宽。在本实用新型所包含的范围内，含有相位延迟片的结构中，其相位延迟片可以是 基于热光效应、电光效应、电致伸缩等效应的可调相位延迟片。也可以是温度不敏感的相位 延迟片，以使整个干涉仪是温度不敏感的。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应 该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节 上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
权利要求一种干涉仪，其特征在于包括有两个透光平行平片，在平行平片的一个表面镀条形部分反射薄膜，入射到其上的光被均分为两束，在平行平片的另一个表面镀条形全反射薄膜，入射到其上的光被反射；一个干涉仪支架，固定上述的两个透光平行平片，使两个平行平片成一定夹角或者平行。
2.根据权利要求1所述的干涉仪，其特征在于所述的干涉仪支架是二个平行平片，固 定于所述的两个透光平行平片上下端之间，与之一起构成一个矩形结构。
3.根据权利要求1所述的干涉仪，其特征在于所述的干涉仪支架是一个平行平片，固 定于所述的两个透光平行平片下端之间，与之一起构成一个三角形结构。
4.根据权利要求1所述的干涉仪，其特征在于在入射光进入所述的透光平行平片与 相对的透光平行平片的之间的第一个光路上设置有一个相位延迟器。
5.根据权利要求4所述的干涉仪，其特征在于在所述的透光平行平片与相对的透光 平行平片的之间的第二个光路上设置有另一个相位延迟器。
6.根据权利要求1所述的干涉仪，其特征在于在所述的平行平片的入射光路上设置 一个准直器，在所述的平行平片的出射光路上设置光电探测器或光纤。
7.根据权利要求6所述的干涉仪，其特征在于在所述的光纤前的光路上设置透镜。
8.一种干涉仪，其特征在于包括有两个独立胶合成一体的光学元件，所述的光学元件是包括两个透光平行平片，这两 个平行平片互相平行的固定在一个元件支架上，所述的两个互相平行的平行平片的相对向 内的两个平面上一个镀全反射薄膜，另一个镀部分反射薄膜；一个干涉仪支架，固定上述的两个光学元件，使两个光学元件成一定夹角或者平行。
9.根据权利要求8所述的干涉仪，其特征在于所述的干涉仪支架是一个夹角固定架， 固定于所述的两个光学元件之间。
10.根据权利要求8所述的干涉仪，其特征在于所述的干涉仪支架是一个平行四边形 支架，固定于所述的两个光学元件之间。
11.根据权利要求8所述的干涉仪，其特征在于所述的干涉仪支架是二个平行平片， 固定于所述的两个光学元件上下端之间，与之一起构成一个矩形结构。
12.根据权利要求8所述的干涉仪，其特征在于在入射光进入所述的光学元件的与相 对的光学元件的第一个光路上设置有一个相位延迟器。
13.根据权利要求12所述的干涉仪，其特征在于在入射光进入所述的光学元件的与 相对的光学元件的第二个光路上设置有另一个相位延迟器。
14.根据权利要求8所述的干涉仪，其特征在于在所述的光学元件的入射光路上设置 一个准直器，在所述的平行平片的出射光路上设置光电探测器或光纤。
15.根据权利要求14所述的干涉仪，其特征在于在所述的光纤前的光路上设置透镜。
16.根据权利要求1或8所述的干涉仪，其特征在于在所述的平行平片的相同表面除 了镀有全反射薄膜或者部分反射薄膜的位置外的其余位置均镀增透膜。
17.根据权利要求4或5或12或13所述的干涉仪，其特征在于所述的相位延迟器是 热光效应的相位延时器或者电光效应的相位延时器或者电致伸缩的相位延迟器。
专利摘要本实用新型涉及一种干涉仪，尤其涉及一种可作为DPSK解调器的干涉仪。本实用新型的干涉仪，包括有两个透光平行平片，在平行平片的一个表面镀条形部分反射薄膜，用于入射到其上的光分成能量均等的两束，在平行平片的另一个表面镀条形全反射薄膜和一个干涉仪支架，固定上述的两个透光平行平片，使两个平行平片成一定夹角或者平行。或者，所述的透光平行平片可以替代为独立胶合成一体的光学元件，所述的光学元件是包括两个透光平行平片，这两个平行平片互相平行的固定在一个元件支架上，所述的两个互相平行的平行平片的相对向内的两个平面上一个镀全反射薄膜，另一个镀部分反射薄膜。本实用新型的干涉仪对温度不敏感，可以应用于DPSK解调器中。
文档编号G02F2/00GK201681239SQ20102002722
公开日2010年12月22日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者任策, 凌吉武, 吴砺, 徐云兵, 潘忠灵, 莫霜, 蔡宏铭 申请人:福州高意通讯有限公司