專利名稱：偏振性質(zhì)的光分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分析與光束的偏振相關(guān)的性質(zhì)的器件。
背景技術(shù)：
光束用波長、振幅、相位，以及偏振來描述。常規(guī)的光通信系統(tǒng)已使用光束的振幅及相位調(diào)制作為用于傳輸數(shù)字和模擬信息的方案的基礎(chǔ)。光束的偏振提供可被調(diào)制以攜帶模擬或數(shù)字信息的額外性質(zhì)。
對于攜帶信息的已調(diào)制偏振，光通信系統(tǒng)必須具有配置來測量接收光束的偏振相關(guān)性質(zhì)的接收器。常規(guī)的偏振相關(guān)性質(zhì)的光分析器典型地使用復(fù)雜的光分析器或者以減小偏振光束中的信息容量的方式來工作。復(fù)雜的光分析器具有許多光元件，并且由于與它們的制造相關(guān)的高費用而不合乎需要。減小偏振光束的信息容量也不合乎需要，因為該結(jié)果會破壞偏振調(diào)制在光通信系統(tǒng)中可能提供的主要優(yōu)點。由于這些原因，常規(guī)的偏振相關(guān)性質(zhì)的光分析器在配置來從光的偏振相關(guān)性質(zhì)中提取信息的光接收器中是不合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，根據(jù)本發(fā)明的一種裝置包括第一部分偏振分光器、第二部分偏振分光器、以及常規(guī)偏振分光器。第一部分偏振分光器將一種偏振的光傳輸?shù)降谝缓偷诙廨敵?，并且將正交偏振的光基本上僅傳輸?shù)降诙廨敵?。第二部分偏振分光器將一種偏振的光傳輸?shù)降谌偷谒墓廨敵觯⑶覍⒄黄穹至康墓饣旧蟽H傳輸?shù)降谒墓廨敵?。第二部分偏振分光器具有用于接收來自第二光輸出的光的光輸入。常?guī)偏振分光器將一種偏振的光傳輸?shù)降谖骞廨敵?，并且將正交偏振的光傳輸?shù)降诹廨敵觥３Ｒ?guī)偏振分光器具有用于接收來自第四光輸出的光的光輸入。
在另一方面，根據(jù)本發(fā)明的一種裝置包括偏振分光器、第一光干涉儀、以及第二光干涉儀。偏振分光器將光分離成第一偏振分量和正交的第二偏振分量。第一光干涉儀在分開的光輸入處耦合以接收來自分光器的第一和第二偏振分量的光，并且被配置以使第一偏振分量的光的一部分與第二偏振分量的光的一部分相干涉。第二光干涉儀在分開的光輸入處耦合以接收來自偏振分光器的第一和第二偏振分量的光，并且被配置以使第一偏振分量的光的一部分與第二偏振分量的光的一部分相干涉。第二光干涉儀被配置以在兩個偏振分量的干涉光之間產(chǎn)生與第一光干涉儀不同的相對相位。
一些實施方案其特征在于一種能夠基本上同時測量接收光的多個偏振相關(guān)性質(zhì)的光分析器。光分析器包括在光輸出上將在光輸入處接收的光基本上同時地分離成三個或更多輸出光束的被動光學(xué)系統(tǒng)。輸出光束可以具有與接收光在斯托克斯空間的四面體基集的三個或更多基向量上的光投影的強度成正比的強度。系統(tǒng)包括多個部分偏振分光器或多個光干涉儀。


圖1顯示具有將接收光投影到斯托克斯空間的四面體基集的基向量上的光分析器的光檢測器；圖2是說明用于操作圖1光檢測器的方法的流程圖；圖3顯示包括兩個部分偏振分光器和一個常規(guī)偏振分光器的圖1的光投影儀的一種實施方案；圖4A顯示一種類型的部分偏振分光器如何處理具有在入射面內(nèi)的偏振的光；圖4B顯示圖4A的部分偏振分光器如何處理其偏振與入射面垂直的光；以及圖5顯示包括多個光干涉儀的圖1的光投影儀的另一種實施方案。
在這里，相似的參考數(shù)字指的是功能上相似的元素。
說明性實施方案參考附圖和詳細說明更完整地描述。但是，本發(fā)明可以用各種形式實施，并且不局限于這里所描述的實施方案。
具體實施例方式
各種實施方案涉及基本上同時產(chǎn)生輸出光束的被動光分析器，這些輸出光束的強度與接收光束沿著斯托克斯向量空間的四面體基集的基向量的光投影的強度成正比。這些光投影確定接收光束中偏振分量的幅度和相對相位。通過執(zhí)行在一組四面體基向量上的光投影，新的光分析器保持簡單的設(shè)計，并且經(jīng)常還提取與更復(fù)雜的光分析器基本上相同量的信息。
為了描述光投影，用復(fù)數(shù)二維向量，即S＝(x，y)t形式的向量來表示光束的偏振分量是方便的。在這里，向量S的x和y笛卡爾坐標(biāo)可以是復(fù)數(shù)。在這里，上標(biāo)“t”指的是轉(zhuǎn)置操作。復(fù)數(shù)向量S的x和y分量對應(yīng)于光束電場的正交的線偏振狀態(tài)。x和y分量的振幅和相位表示電場的相關(guān)偏振分量的振幅和相位。
以這種表示，斯托克斯向量空間的四面體基包括構(gòu)成超完備基集的一組四個復(fù)數(shù)二分量向量。在這里，斯托克斯向量空間的一組四面體基向量將被稱作u1，u2，u3和u4?；蛄縰1，u2，u3和u4被稱作四面體基集，因為它們在彼此上的投影具有相等絕對值。特別地，如果基向量被正則化，使得對于i＝1～4有ui·ui＝1，那么各個投影ui·uj對于使得j≠i的所有對(i，j)具有相同的幅度。在這里，上標(biāo)“”指的是哈密頓共軛。示例性的正則化四面體基集如下給出u1＝(1，0)t，u2＝(1，√2)t/√3，u3＝(1，√2ei2π/3)t/√3，以及u4＝(1，√2e-i2π/3)t/√3。對于該示范性集，任意向量沿著u1，u2以及沿著u3或u4的投影將確定電場的偏振分量的幅度以及所述分量之間的相對相位。
圖1顯示基本上同時測量預(yù)選波長的接收光沿著斯托克斯空間的四面體基集的基向量的光投影的光檢測器10。光檢測器10包括光投影儀12；光強檢測器D1，D2，D3和D4，例如光電倍增管或光電二極管；以及電子數(shù)據(jù)處理器14。光投影儀12是被動光器件，其接收在光輸入16處輸入的光束的光，并且將接收光分離成傳輸?shù)饺蛩膫€光輸出20，21，22，23的輸出光束。
在光輸出20，21，22和23處，預(yù)選波長的光的強度與在光輸入16處接收的光沿著相應(yīng)的四面體向量u1，u2，u3和u4的光投影的光強成正比。特別地，如果S表示在光輸入16處接收的光，光強檢測器D1，D2，D3和D4將從光投影儀12接收到強度與相應(yīng)光投影u1·S，u2·S，u3·S，u4·S的光強成正比的偏振光。光強檢測器D1，D2，D3和D4測量接收光沿著相應(yīng)基向量u1，u2，u3和u4的這些光投影的強度。光強檢測器D1，D2，D3和D4將表示在那里測出的相應(yīng)光強的電信號傳輸?shù)诫娮訑?shù)據(jù)處理器14。
從所測出的強度，處理器14確定關(guān)于在光輸入16處接收的光的振幅、相位和偏振信息，即圖1中的DATA。示范性信息包括光的偏振分量的幅度和光的偏振分量之間的相對相位。光檢測器10的一些示例性實施方案僅具有三個光強檢測器，例如D1，D2和D3，以測量在u1＝(1，0)t，u2＝(1，√2)t/√3，u3＝(1，√2ei2π/3)t/√3上的光投影的強度。這些實施方案也能夠提供關(guān)于在光輸入16處接收的光的兩個偏振分量的振幅和相對相位。但是，具有四個檢測器D1，D2，D3和D4的其他實施方案就信息容量來說可能具有優(yōu)點。
在預(yù)先不了解光的N-光子包的偏振方向的情況下，具有k個光電探測器的探測器的交互信息M從量p(n)和p(n|∏)來計算。量p(n)＝∫p(n|∏)dΩ∏，這里∫dΩ∏是在Poincaré球上的均勻積分。量p(n|∏)從一組概率{p(i|∏)}定義，這里{p(i|∏)}是偏振狀態(tài)∏的光子將到達探測器“i”的概率。對于N個光子狀態(tài)，n1，n2，...nk個光子以偏振狀態(tài)∏到達相應(yīng)的探測器1，2，...，k的概率p(n|∏)如下給出p(n|Π)=N!n1!n2!···nk!p(1|Π)n1p(2|Π)n2···p(k|Π)nk]]>在這里，n＝(n1，n2，...nk)是k維向量，其分量是到達相應(yīng)探測器的光子的數(shù)目，例如ni是到達探測器“i”的光子數(shù)。利用p(n|∏)和p(n)，交互信息M如下給出M＝-∑np(n)log[p(n)]+∫[∑np(n|∏)log[p(n|∏)]]dΩ∏
如由交互信息M所測量的，具有四個光檢測器D1-D4以及圖3或5的光投影儀12A，12B的一些光檢測器10可以具有與更復(fù)雜的常規(guī)光檢測器一樣大的信息容量。
在各種實施方案中，光投影儀12被配置以基本上同時地在光學(xué)上將在光輸入16處接收的光的投影傳輸?shù)焦廨敵?0，21，22，23。這些不同的光投影是基本上同時的，因為光投影儀12將來自光輸入16的接收光被動地分離成指向光輸出20-23的多個輸出光束。在光投影儀12中，指向光輸出20-23的不同光投影一起并幾乎同時地產(chǎn)生。指向不同光輸出20-23的光投影之間的延時跟沿著光輸入16和各個光輸出20-23之間的各個光路的傳播時間差有關(guān)。相反地，一些其他類型的光分析器順序地執(zhí)行接收光的光投影。這些其他的光分析器動態(tài)地重新配置其中的光元件以產(chǎn)生不同的光投影。在光投影儀12中執(zhí)行的光的被動分離比其中在不同光投影的測量之間需要光元件的動態(tài)重新配置的順序分析更快。
圖2說明用于操作圖1的光檢測器10的方法25。方法25包括在光輸入16處接收預(yù)選波長的光束(步驟26)。方法25包括操作光投影儀12以在光學(xué)上分離所接收的預(yù)選波長的光束，從而從接收光基本上同時產(chǎn)生多個輸出光束(步驟27)。每個輸出光束的強度與接收光束在斯托克斯基的四面體基集的基向量上的光投影之一的強度成正比。每個輸出光束與在基集的四面體基向量的不同一個上的光投影成正比。方法25包括執(zhí)行各個輸出光束中光強的并行測量，并將表示各個測量光強的數(shù)據(jù)并行地傳輸?shù)诫娮訑?shù)據(jù)處理器14(步驟28)。方法25包括使用所測量的輸出光束的強度來確定在光輸入16處接收的光束的偏振相關(guān)特性(步驟29)。因為方法25涉及在光輸入16處接收的光束的并行光分析，方法25適合于其中偏振相關(guān)信息必須以高數(shù)據(jù)率從光束中提取的光接收器(沒有顯示)。
圖3和圖5顯示圖1的光投影儀12的可選實施方案12A，12B。光投影儀12A和12B分別基于偏振光的部分偏振分光器和光干涉儀。
圖3顯示由沿著通路部分32，33分布的一系列被動光元件構(gòu)成的示范性光投影儀12A。被動光元件包括部分偏振分光器34，35；常規(guī)偏振分光器36；45°偏振旋轉(zhuǎn)器37，38；以及四分之一波片39。
在這里，部分和常規(guī)偏振分光器都具有平行和正交偏振分量沿著它分離的光軸，并且也都具有第一和第二光輸出。兩種類型的偏振分光器都將與分光器光軸平行的偏振分量的光僅傳輸?shù)降谝还廨敵?。典型地，該分量強度?0％或更多，優(yōu)選地95％或更多，更優(yōu)選地99％或更多被傳輸?shù)降谝还廨敵?。偏振分光器將與分光器光軸垂直定向的偏振分量的全部或一部分傳輸?shù)降诙廨敵?。在這里，部分偏振分光器，例如分光器34，35僅部分地分離與分光器光軸垂直定向的偏振分量的光。特別地，部分偏振分光器將正交定向的偏振分量的一部分傳輸?shù)狡涔廨敵龅拿恳粋€。相反地，在這里，常規(guī)偏振分光器，即典型地分光器36，將與分光器光軸正交的偏振分量的光僅傳輸?shù)狡涞诙廨敵?。例如，正交偏振分量的強度的大?0％，優(yōu)選地大于95％，更優(yōu)選地99％或更多被傳輸?shù)降诙廨敵觥?br> 常規(guī)和部分偏振分光器在本領(lǐng)域中是眾所周知的。常規(guī)偏振分光器容易從市場上買到。一些部分偏振分光器也可以從市場上買到。例如，具有垂直偏振分量的某些分光比的部分偏振分光器可從CVI Laser，LLC，Corporate Headquarters，200 Dorado Place SE，Albuquerque，New Mexico 87123，USA(網(wǎng)站www.cvilaser.com)獲得。參見例如CVI Laser的偏振器件和分束管產(chǎn)品。其它部分偏振分光器可以如下面圖4A-4B中所描述來制造。
光投影儀12A將接收光投影到基向量為u1＝(1，0)t，u2＝(1，√2)t/√3，u3＝(1，√2ei2π/3)t/√3，以及u4＝(1，√2e-i2π/3)t/√3的四面體集基上。在下面的關(guān)于如何執(zhí)行這些光投影的描述中，在光輸入16處接收的原始光將用復(fù)數(shù)二分量向量S來表示。
在光輸入16處，部分偏振分光器34將與分光器光軸正交定向的偏振分量的強度的±5％傳輸?shù)焦鈴姍z測器D1，即圖3中的水平偏振分量。這樣，光強檢測器D1接收強度與來自光輸入16的光在第一四面體基向量上的投影，即強度|u1·S/√2|2成正比的偏振光。部分偏振分光器34將來自光輸入16的光的其余部分反射到通路部分32。該其余部分包括與分光器光軸正交的偏振分量的強度的±5％，以及與分光器光軸平行的偏振分量的全部強度，即圖2中的垂直偏振分量。
沿著通路部分32，光經(jīng)歷其偏振的大約45°的有效旋轉(zhuǎn)。有效旋轉(zhuǎn)使得與部分偏振分光器34的光軸平行的偏振分量關(guān)于部分偏振分光器35的光軸旋轉(zhuǎn)大約45°。在一些實施方案中，偏振分光器34，35的光軸是對齊的，并且偏振旋轉(zhuǎn)器37在通路部分32上產(chǎn)生45°的有效旋轉(zhuǎn)。由于該偏振旋轉(zhuǎn)，第一和第二部分偏振分光器34，35沿著不同的笛卡爾方向分離光的正交偏振分量。示范性的偏振旋轉(zhuǎn)器37使用一對傾斜定向的鏡子，旋光媒介，或合適定向的波片來產(chǎn)生偏振旋轉(zhuǎn)。在另一種實施方案中，兩個部分偏振分光器34，35的光軸相對地旋轉(zhuǎn)45°。由于該相對旋轉(zhuǎn)，部分偏振分光器34，35沿著不同的笛卡爾方向分離光的正交偏振分量。
部分偏振分光器35部分地分離在通路部分32上傳播的光的偏振分量。特別地，部分偏振分光器35將與其光軸正交的偏振分量的強度的大約2/3±5％傳輸?shù)焦鈴姍z測器D2。這樣，光強檢測器D2接收強度與來自光輸入16的光在第二四面體基向量上的投影，即強度|u2·S√2|2成正比的線偏振光。部分偏振分光器35將來自通路部分32的光的其余部分反射到通路部分33。該其余部分包括與分光器光軸正交定向的偏振分量的強度的大約1/3，以及與分光器光軸平行定向的偏振分量的全部強度，即圖3中沿著通路部分33的垂直偏振分量。
在通路部分33上，由部分偏振分光器35反射的光遇到四分之一波片39，并在偏振旋轉(zhuǎn)器38中經(jīng)歷大約45°的第二有效偏振旋轉(zhuǎn)。四分之一波片39將與部分偏振分光器35的光軸平行的偏振光關(guān)于所述光的正交偏振分量延遲±π/2+Nπ的相位。在這里，“N”是任意整數(shù)。部分地由于四分之一波片39，光投影儀12A沿著其余的四面體基向量投影預(yù)選波長的光。偏振旋轉(zhuǎn)器38將在通路部分33上傳播的光的偏振旋轉(zhuǎn)大約445度。由于偏振旋轉(zhuǎn)和相對相移，部分偏振分光器35和常規(guī)偏振分光器36將沿著不同方向分離光的正交偏振。示范性的偏振旋轉(zhuǎn)器38可以包括一對傾斜定向的鏡子，一塊旋光材料，或合適定向的波片。
在可選實施方案(沒有顯示)中，大約45°的有效偏振旋轉(zhuǎn)由常規(guī)偏振分光器36的光軸關(guān)于部分偏振分光器35的光軸圍繞通路部分33相對旋轉(zhuǎn)45°而產(chǎn)生。由于它們光軸的相對旋轉(zhuǎn)，部分和常規(guī)偏振分光器35，36將再次沿著不同方向分離光的正交偏振。
在四分之一波片39和偏振旋轉(zhuǎn)器38之后，常規(guī)偏振分光器36分離來自通路部分33的光的偏振分量。常規(guī)偏振分光器36將與其光軸平行定向的偏振分量，即圖2中的垂直偏振光反射到光強檢測器D3，并將與其光軸正交定向的分量，即圖2中的水平偏振光傳輸?shù)焦鈴姍z測器D4。由于這些緣故，光強檢測器D3接收強度與來自光輸入16的光在第三四面體基向量上的投影的強度，即強度|u3·S/√2|2成正比的偏振光。類似地，光強檢測器D4接收強度與來自光輸入16的光在第四四面體基向量上的投影的強度，即強度|u4·S/√2|2成正比的偏振光。
在其他實施方案中，部分偏振分光器34，35可以將與它們光軸正交的偏振光的不同百分比傳輸?shù)剿鼈兊钠窆廨敵?0，21。
在一些實施方案中，光路32，33的前端也包括補償部分偏振分光器34，35中偏振相關(guān)的相對延遲的結(jié)構(gòu)(沒有顯示)。該結(jié)構(gòu)減小這種延遲效應(yīng)，使得光在所述光路32，33的前端線偏振而不是橢圓偏振。這種補償結(jié)構(gòu)可以包括波片，波片，或兩者的序列。
圖4A和4B說明部分偏振分光器，例如圖3的部分偏振分光器34，35的一種結(jié)構(gòu)4。結(jié)構(gòu)4包括具有介電常數(shù) 的介電層5和具有介電常數(shù) 的介電層6的交替序列。除了第一和最后的層5之外，堆的層6，5分別具有交替的厚度d1和d2。這樣，層5，6的堆形成介電常數(shù)跳躍的一系列平行界面。層5，6的數(shù)目決定結(jié)構(gòu)4的強度分光率。結(jié)構(gòu)4發(fā)送一種偏振分量到表面7，以及偏振分量的混合到表面8，假設(shè)輸入光在層5，6之間的第一界面上以如下所述的布儒斯特角(Bruewster angle)入射。
參考圖4A，在入射面內(nèi)偏振的光束9A在層5，6之間的第一界面上以角度θ入射，其中θ是布儒斯特角。因為光束9A以布儒斯特角入射，界面沒有任何反射地透射光束9A。類似地，光束9A由堆的其他界面沒有任何反射地透射。這樣，結(jié)構(gòu)4在表面8處從輸入光束9A產(chǎn)生單個輸出光束。
參考圖4B，與入射面垂直偏振的光束9B也在層5，6之間的第一界面處形成入射角θ。因為光束9B不在入射面內(nèi)偏振，第一界面反射光束9B的一部分并透射其余部分。類似地，其余的光束9B在堆的每個界面處部分透射并部分反射。如果層厚度d1和d2適當(dāng)?shù)剡x擇，反射部分相長地干涉。這樣，光束9B部分地透射到輸出表面8，并部分地反射到輸出表面7。
圖5顯示可選的光投影儀12B，其包括常規(guī)偏振分光器40，90°偏振旋轉(zhuǎn)器42；部分反射鏡44，46，48，50，例如部分鍍銀鏡；以及四分之一波片52。示范性的90°偏振旋轉(zhuǎn)器42是光軸關(guān)于由常規(guī)偏振分光器40傳輸?shù)酵凡糠?8的光的偏振旋轉(zhuǎn)45°的半波片。
光投影儀12B在第一和第二光干涉儀中干涉具有預(yù)選波長并在光輸入16處接收的光的正交的偏振分量。第一光干涉儀包括部分反射鏡44，46，48；90°偏振旋轉(zhuǎn)器42。第一光干涉儀也包括將被動光元件彼此耦合并與偏振分光器40耦合的通路部分56，58，66，60。第二光干涉儀包括部分反射鏡44，46，48，50；90°偏振旋轉(zhuǎn)器42；以及四分之一波片52。第二光干涉儀也包括將被動光元件彼此耦合并與偏振分光器40耦合的通路部分56，58，66，60，62，64。第二干涉儀產(chǎn)生兩個分開的干涉圖樣，它們分別指向光強檢測器D3和光強檢測器D4。在兩種圖樣中，兩個臂62，64的光被加上不同的相對相位。
在光投影儀12B中，光在光輸入16處被接收，并且常規(guī)偏振分光器40將接收光分離成正交的偏振分量。下面，來自光輸入16的接收光用復(fù)數(shù)二分量向量S來表示。偏振分光器40將接收光的垂直偏振分量反射到通路部分56，并將接收光的水平偏振分量傳輸?shù)椒珠_的通路部分58。垂直和水平的偏振分量相互地相干，并具有明確的相對相位。通路部分58包括在那里將光的偏振旋轉(zhuǎn)成與在通路部分56接收的光的偏振平行的90°偏振旋轉(zhuǎn)器42。旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生近似平行的偏振，使得來自常規(guī)偏振分光器40的最初正交的偏振分量的光可以在光投影儀12B的兩個光干涉儀中干涉。
在通路部分58上，部分反射鏡44在那里將光強的反射到光強檢測器D1，并將光強的其余透射到通路部分66。光強檢測器D1接收強度與來自光輸入16的光在斯托克斯基的第一四面體基向量上的投影的強度，即強度|u1·S/√2|2成正比的偏振光。
在通路部分66的末端，部分反射鏡46將來自通路部分66的光強的反射到通路部分60，并將光強的其余透射到通路部分64。反射光不在部分反射鏡46處經(jīng)歷相移。透射光在通路部分64的四分之一波片52中經(jīng)歷π/2的相移。
部分反射鏡48使從通路部分56反射來的偏振光與從通路部分60透射來的偏振光干涉。特別地，部分反射鏡48將來自通路部分56的光強的1/3反射到光強檢測器D2，并將該光強的其余2/3透射到通路部分62。部分反射鏡48也將來自通路部分60的光強的2/3透射到光強檢測器D2，并將該光強的其余1/3反射到通路部分62。來自通路部分56的光的反射沒有相移，而來自通路部分60的光的反射具有π的相移。
部分反射鏡48產(chǎn)生光投影儀12B的第一光干涉儀的光干涉。在部分反射鏡48和常規(guī)偏振分光器40之間，兩個不同的光路被配置以具有以預(yù)選波長直到整數(shù)個波長的相等總光程。兩個光路長度的相等保證了來自光輸入16的兩個最初正交的偏振分量的光將經(jīng)歷同相干涉。優(yōu)選地，兩個正交的偏振分量的光所經(jīng)過的不同光路具有對于具有預(yù)選波長的光相等的光路長度。對于同相干涉條件，光強檢測器D2接收強度與來自光輸入16的光在第二四面體基向量上的投影，即強度|u2·S/√2|2成正比的線偏振光。
部分反射鏡50通過相干地組合來自通路部分62和通路部分64的偏振光而產(chǎn)生光投影儀12B的第二光干涉儀的光干涉。部分反射鏡50在光強檢測器D3和D4中產(chǎn)生分開的干涉圖樣。特別地，部分反射鏡50將來自通路部分62的光強的大約反射到光強檢測器D3中，并將光強的其余透射到光強檢測器D4。類似地，同一部分反射鏡50將來自通路部分64的光強的大約反射到光強探測器D4，并將來自通路部分64的光強的其余透射到光強檢測器D3。部分反射鏡62沒有相移地反射來自通路部分62的光，并且以π相移反射來自通路部分64的光。
在部分反射鏡50和偏振分光器40之間，各個光路也滿足關(guān)于總光路長度的條件。該條件使包括部分62的通路的總光路長度與包括部分64的通路的總光程相關(guān)。包括部分62的光路和包括64的光路被設(shè)計以具有相差±倍預(yù)選波長直到整數(shù)倍預(yù)選波長的光路長度。對于這種相關(guān)相位，在光強檢測器D3中接收到的偏振光具有與來自光輸入16的光在第三四面體基向量上的投影的強度，即強度|u3·S/√2|2成正比的強度。并且，在光強檢測器D4中接收到的偏振光強具有與來自光輸入16的光在第四四面體基向量上的投影的強度，即強度|u4·S/√2|2成正比的強度。
在光投影儀12B中，第一和第二干涉儀被配置，以使來自常規(guī)偏振分光器40的兩個最初正交的偏振分量的光以不同的相對相位干涉。在光強檢測器D2中，第一干涉儀以幅度小于10度，優(yōu)選地小于5度，更優(yōu)選地小于1度的相對相移使這兩個偏振分量的光干涉。在光強檢測器D3和D4中，第二干涉儀以幅度為120±10度，優(yōu)選地120±5度，更優(yōu)選地120±1度的相對相移使同樣這兩個原始偏振分量的光干涉。上述相對相移可達到360度的整數(shù)倍。
根據(jù)本申請的說明書、附圖及權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他實施方案將容易被本領(lǐng)域技術(shù)人員想到。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括第一部分偏振分光器，將一種偏振的光傳輸?shù)降谝缓偷诙廨敵觯⒄黄竦墓饣旧蟽H傳輸?shù)降诙廨敵?；第二部分偏振分光器，將一種偏振的光傳輸?shù)降谌偷谒墓廨敵?，并將正交偏振分量的光基本上僅傳輸?shù)降谒墓廨敵觯摰诙糠制穹止馄骶哂斜环胖靡越邮諄碜缘诙廨敵龅墓獾墓廨斎?；以及常?guī)偏振分光器，將一種偏振的光傳輸?shù)降谖骞廨敵?，并將正交偏振的光傳輸?shù)降诹廨敵觯摮Ｒ?guī)偏振分光器具有被放置以接收來自第四光輸出的光的光輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中第一和第二部分偏振分光器沿著不同方向分離光的正交偏振。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，還包括放置在第四光輸出與常規(guī)偏振分光器的光輸入之間的四分之一波片；并且其中，常規(guī)偏振分光器和第二部分偏振分光器沿著不同方向分離光的正交偏振。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，還包括第一光強檢測器，被配置以測量來自第一光輸出的光強；第二光強檢測器，被配置以測量來自第三光輸出的光強；以及第三光強檢測器，被配置以測量來自第五光輸出的光強。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，響應(yīng)于在第一部分偏振分光器處接收到輸入光，第一分光器將具有與輸入光在第一向量上的投影的強度成正比的強度的光傳輸?shù)降谝还廨敵?，第二部分偏振分光器將強度基本上與輸入光在第二向量上的投影的強度成正比的光傳輸?shù)降谌廨敵?，并且常?guī)分光器將強度基本上與輸入光在第三向量上的投影的強度成正比的光傳輸?shù)降谖骞廨敵觯辉摰谝?、第二，以及第三向量是四面體基集的基向量。
6.一種裝置，包括偏振分光器，將光分離成第一偏振分量和第二正交偏振分量；第一光干涉儀，在分開的光輸入處耦合以接收來自分光器的第一和第二偏振分量的光，并且被配置以使第一偏振分量的光的一部分與第二偏振分量的光的一部分干涉；以及第二光干涉儀，在分開的光輸入處耦合以接收來自分光器的第一和第二偏振分量的光，并且被配置以使第一偏振分量的光的一部分與第二偏振分量的光的一部分干涉；并且其中，第二光干涉儀被配置以在兩個偏振分量的干涉光之間產(chǎn)生與第一光干涉儀不同的相對相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中第二干涉儀被配置來以幅度為120度±10度直到360度的整數(shù)倍的相對相移使兩個偏振分量的光的一部分干涉。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中第一干涉儀被配置來以幅度小于大約10度直到360度的整數(shù)倍的相對相移使兩個偏振分量的光的一部分干涉。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中干涉儀被配置來旋轉(zhuǎn)從分光器接收的光的一部分的偏振，以在第一和第二偏振分量的光之間產(chǎn)生光干涉。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，還包括第一光強檢測器，被放置以測量第一偏振分量和第二偏振分量之一的光強；第二光強檢測器，被放置以測量在第一干涉儀中干涉的光的強度；以及第三光強檢測器，被放置以測量在第二干涉儀中干涉的光的強度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基本上同時地將在光輸入處接收的光分離成在光輸出上的三個或更多輸出光束的被動光系統(tǒng)。輸出光束可以具有與接收光在斯托克斯空間的四面體基集的三個或更多基向量上的光投影的強度成正比的強度。該系統(tǒng)包括多個部分偏振分光器或多個光干涉儀。
文檔編號G01J4/04GK1677164SQ20051006274
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者克利斯托弗爾·A·弗奇, 邁克爾·瓦瑟爾耶夫, 博爾納德·尤克 申請人:朗迅科技公司