CN115632707B - 一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪 - Google Patents

一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪 Download PDF

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Abstract

本发明属于自由空间光通信设备技术领域，公开了一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，包括第一偏振分束镜、第一反射镜、非偏振分束镜、第一直角棱镜、第二直角棱镜、4*4偏振合束模块和至少两块波片组，与现有技术相比，本发明通过将输入信号光进行偏振分束后，使两个正交的偏振分量分别进行延迟自干涉，通过波片变换二者传输过程中的偏振态，并使用4*4偏振合束模块将二者的干涉结果分别进行偏振合束，可以得到偏振无关信号光延迟自干涉的同相分量和正交相位分量，使解调信号与入射偏振态解耦合，且只输出4路光信号，无需主动偏振补偿。本发明适用于任意偏振态的信号光，结构简单，具有较高的稳定性。

Description

一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪
技术领域
本发明涉及自由空间光通信设备技术领域，特别涉及一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪。
背景技术
相干光通信系统中，常规的相干接收装置需要在接收端使用本振激光器，并对其进行锁频锁相，且需要保证其输出的偏振态与接收到的信号光相同，以保证信号解调的稳定性，这就使得接收机的复杂度与功耗较高。自零差探测技术则无需使用本振激光器，使用一路延迟的信号光来代替本振光，可提高系统的接收带宽，降低接收端的复杂度。然而，信号光在经过光纤信道传输到接收端后，偏振会变得随机，从而影响延迟自干涉结果的稳定性。
常用的解决方法中，第一种是使用偏振控制器来实时校准接收到的信号光偏振态，如专利CN114690436A，系统较为复杂，且严重依赖于偏振扰动速率；第二种是采用偏振分集技术，如文献“Li J, et al. A self-coherent receiver for detection of PolMUXcoherent signals[J]. Optics Express, 2012, 20(19): 21413-21433”，通过将信号光分成偏振相互垂直的两个分量分别与进行延迟自干涉，需要4个延迟干涉仪和8个光电探测器及后续放大电路，增大了系统的复杂度。专利US20120224184A1和文献Li, Jingshi, etal. "Four-in-one interferometer for coherent and self-coherent detection."Optics express 21.11 (2013): 13293-13304将利用自由空间器件将延迟干涉仪减少到1个，然而该方案输出8路干涉光信号，需要8个光电探测器，后续电子学处理部分仍较为复杂。
发明内容
针对现有技术存在以上缺陷，本发明提出一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，包括第一偏振分束镜、第一反射镜、非偏振分束镜、第一直角棱镜、第二直角棱镜、4*4偏振合束模块和至少两个波片组，
所述第一偏振分束镜的光束透射界面、偏振分束界面分别对应地与非偏振分束镜的光束入射界面、分束界面平行；所述第一反射镜的反射界面与第一偏振分束镜的偏振分束界面平行；
所述非偏振分束镜的光束透射界面与第一直角棱镜的斜面平行，二者之间的距离为L1；所述非偏振分束镜的光束反射界面与第二直角棱镜的斜面平行，二者之间的距离为L2；所述非偏振分束镜与第一直角棱镜和第二直角棱镜构成臂长差为2*(L2-L1)的不等臂干涉仪，对应的延迟时间为T；
所述第一偏振分束镜用于将垂直入射到其光束入射界面的信号光偏振分束成水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光；所述第一反射镜用于将第二信号光的传播方向反射至与第一信号光的传播方向平行，使二者均垂直入射至非偏振分束镜的光束入射界面；
所述非偏振分束镜用于对第一信号光进行分束，产生分别从其光束透射界面和反射界面分别出射的第三信号光和第四信号光；以及用于对第二信号光进行分束，产生分别从其光束透射界面和反射界面分别出射的第五信号光和第六信号光；
所述第一直角棱镜用于反射第三信号光和第五信号光，使二者的出射方向与入射方向相反且平行；所述第二直角棱镜用于反射第四信号光和第六信号光，使二者的出射方向与入射方向相反且平行；
所述非偏振分束镜还用于将经过第一直角棱镜反射的第三信号光和经第二直角棱镜反射的第四信号光进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光；以及用于将经过第一直角棱镜反射的第五信号光和经第二直角棱镜反射的第六信号光进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光；
所述4*4偏振合束模块用于使同一时刻的第一干涉光和第二干涉光中的一路光与第三干涉光和第四干涉光的一路光进行偏振合束，产生第一干涉输出光和第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第一干涉光和第二干涉光中的另一路光与第三干涉光和第四干涉光的另一路光进行偏振合束，产生第三干涉输出光和第四干涉输出光；
所述第一偏振分束镜与非偏振分束镜之间、第一直角棱镜与非偏振分束镜之间、第二直角棱镜与非偏振分束镜之间三个位置中至少有两个位置分别平行地插入有一个波片组，用于调节第一信号光至第六信号光的偏振态，使得第一干涉输出光和第三干涉输出光为光信号的同相分量，第二干涉输出光和第四干涉输出光为光信号的正交相位分量。
优选地，所述4*4偏振合束模块包括第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和第二偏振分束镜，
所述第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜的反射界面以及第二偏振分束镜的偏振分束界面均与非偏振分束镜的分束界面平行；所述第二反射镜用于反射第一干涉光和第三干涉光，所述第三反射镜、第四反射镜分别用于反射第四干涉光、第二干涉光，使得第一干涉光和第四干涉光、第二干涉光和第三干涉光分别交汇于第二偏振分束镜的偏振分束界面；
所述第二偏振分束镜用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
优选地，所述4*4偏振合束模块包括第四反射镜、第五反射镜、第三偏振分束镜和第四偏振分束镜，
所述第四反射镜和第五反射镜的反射界面、第三偏振分束镜和第四偏振分束镜的偏振分束界面均与非偏振分束镜的分束界面平行；所述第五反射镜用于反射第一干涉光，使第一干涉光和第三干涉光交汇于第三偏振分束镜的偏振分束界面；所述第四反射镜用于反射第二干涉光，使第二干涉光和第四干涉光交汇于第四偏振分束镜的偏振分束界面；
所述第三偏振分束镜用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；所述第四偏振分束镜用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
优选地，所述4*4偏振合束模块还包括第一半波片和第二半波片，所述第一半波片和第二半波片的主轴方向与水平方向的夹角均为45°，分别用于将第三干涉光和第四干涉光的偏振旋转90°。
优选地，所述第一偏振分束镜与非偏振分束镜之间插入有第一四分之一波片，其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将第一信号光变为右旋圆偏振光，以及使第二信号光变为左旋圆偏振光；
所述第一直角棱镜与非偏振分束镜之间插入有第二四分之一波片，其主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第二直角棱镜与非偏振分束镜之间插入有第三半波片，其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将第六信号光偏振旋转90°。
优选地，所述第一偏振分束镜与非偏振分束镜之间插入有第四半波片，其主轴方向与水平方向夹角为22.5°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第二直角棱镜与非偏振分束镜之间插入有第三四分之一波片和第五半波片；所述第三四分之一波片的主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第四信号光和第六信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；所述第五半波片的主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将经过第三四分之一波片作用之后的第六信号光偏振旋转90°。
优选地，所述第一偏振分束镜与非偏振分束镜之间插入有第六半波片，其主轴方向与水平方向夹角为22.5°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第一直角棱镜与非偏振分束镜之间插入有第四四分之一波片和第七半波片，所述第四四分之一波片的主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；所述第七半波片的主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将经第四四分之一波片作用后的第五信号光偏振旋转90°；
所述第二直角棱镜与非偏振分束镜之间插入有第八半波片，其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于使第六信号光偏振旋转90°。
优选地，所述第一偏振分束镜与非偏振分束镜之间插入有第五四分之一波片，其主轴方向与水平方向夹角为-45°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；
所述第一直角棱镜与非偏振分束镜之间插入有第六四分之一波片，其主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为-45°线偏振光和45°线偏振光。
优选地，所述第二直角棱镜位于一个一维位移台上，所述一维位移台的轴线方向与第二直角棱镜的斜面垂直，用于调节所述不等臂干涉仪的臂长差。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明提出一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，通过将输入信号光进行偏振分束后，使两个正交的偏振分量分别进行延迟自干涉，通过波片变换二者传输过程中的偏振态，并使用4*4偏振合束模块将二者的干涉结果分别进行偏振合束，可以得到偏振无关信号光延迟自干涉的同相分量和正交相位分量，使解调信号与入射偏振态解耦合，且只输出4路光信号，无需主动偏振补偿。本发明适用于任意偏振态的信号光，结构简单，具有较高的稳定性。
附图说明
图1为本发明用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪的结构原理图；
图2为本发明用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪实施例一的结构原理图；
图3为本发明用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪实施例二的结构原理图；
图4为本发明用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪实施例三的结构原理图；
图5为本发明用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪实施例四的结构原理图。
图中：1-第一偏振分束镜；2-第一反射镜；3-非偏振分束镜；4-第一直角棱镜；5-第二直角棱镜；6-第二反射镜；7-第三反射镜；8-第四反射镜；9-第二偏振分束镜；10-第五反射镜；11-第三偏振分束镜；12-第四偏振分束镜；13-第一半波片；14-第二半波片；15-第一四分之一波片；16-第二四分之一波片；17-第三半波片；18-第四半波片；19-第三四分之一波片；20-第五半波片；21-第六半波片；22-第四四分之一波片；23-第七半波片；24-第八半波片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，包括第一偏振分束镜1、第一反射镜2、非偏振分束镜3、第一直角棱镜4、第二直角棱镜5、4*4偏振合束模块和至少两个波片组，所述波片组由至少一个波片构成，其中4*4偏振合束模块和波片组图1中未示出，
所述第一偏振分束镜1的光束透射界面、偏振分束界面分别对应地与非偏振分束镜3的光束入射界面、分束界面平行；所述第一反射镜2的反射界面与第一偏振分束镜1的偏振分束界面平行，且与其光束反射界面夹角为45°；
所述非偏振分束镜3的光束透射界面与第一直角棱镜4的斜面平行，二者之间的距离为L1；所述非偏振分束镜3的光束反射界面与第二直角棱镜5的斜面平行，二者之间的距离为L2；所述非偏振分束镜3与第一直角棱镜4和第二直角棱镜5构成臂长差为2*(L2-L1)的不等臂干涉仪，对应的延迟时间为T；
所述第一偏振分束镜1用于将垂直入射到其光束入射界面的信号光偏振分束成水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光；所述第一反射镜2用于将第二信号光的传播方向反射至与第一信号光的传播方向平行，使二者均垂直入射至非偏振分束镜3的光束入射界面；
所述非偏振分束镜3用于对第一信号光进行分束，产生分别从其光束透射界面和反射界面分别出射的第三信号光和第四信号光；以及用于对第二信号光进行分束，产生分别从其光束透射界面和反射界面分别出射的第五信号光和第六信号光；
所述第一直角棱镜4用于反射第三信号光和第五信号光，使二者的出射方向与入射方向相反且平行；所述第二直角棱镜5用于反射第四信号光和第六信号光，使二者的出射方向与入射方向相反且平行；
所述非偏振分束镜3还用于将经过第一直角棱镜4反射的第三信号光和经第二直角棱镜5反射的第四信号光进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光；以及用于将经过第一直角棱镜4反射的第五信号光和经第二直角棱镜5反射的第六信号光进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光；
所述4*4偏振合束模块用于使同一时刻的第一干涉光和第二干涉光中的一路光与第三干涉光和第四干涉光的一路光进行偏振合束，产生第一干涉输出光和第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第一干涉光和第二干涉光中的另一路光与第三干涉光和第四干涉光的另一路光进行偏振合束，产生第三干涉输出光和第四干涉输出光；
所述第一偏振分束镜1与非偏振分束镜3之间、第一直角棱镜4与非偏振分束镜3之间、第二直角棱镜5与非偏振分束镜3之间三个位置中至少有两个位置分别平行地插入有一个波片组，用于调节第一信号光至第六信号光的偏振态，使得第一干涉输出光和第三干涉输出光为光信号的同相分量，第二干涉输出光和第四干涉输出光为光信号的正交相位分量；
所述第二直角棱镜5位于一个一维位移台上，所述一维位移台的轴线方向与第二直角棱镜5的斜面垂直，用于调节所述不等臂干涉仪的臂长差。
具体工作原理如下：
任意偏振态的信号光首先垂直入射到第一偏振分束镜1的光束入射界面，在其偏振分束界面被偏振分束成第一信号光和第二信号光。其中第一信号光为水平偏振，从第一偏振分束镜1的光束透射界面出射；第二信号光为竖直偏振，从第一偏振分束镜1的分束界面反射，传播距离L3后到达第一反射镜2被反射，其传播方向与第一信号光平行，二者随后均垂直入射至非偏振分束镜3的光束入射界面。第一信号光比第二信号光提前到达非偏振分束镜3的分束界面，二者的时间差为2*L3/c。
第一信号光在非偏振分束镜3的分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第三信号光和第四信号光。其中，第三信号光从非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射。
随后，第三信号光垂直入射至第一直角棱镜4的斜面，进入第一直角棱镜4后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第一直角棱镜4的斜面，出射方向与入射方向相反且平行；第四信号光垂直入射至第二直角棱镜5的斜面，进入第二直角棱镜5后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第二直角棱镜5的斜面，出射方向与入射方向相反且平行。
经第一直角棱镜4反射的第三信号光和经第二直角棱镜5反射的第四信号光分别垂直入射至非偏振分束镜3的光束透射界面和反射界面，随后第三信号光与延迟时间T之后的第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光。
第二信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第五信号光和第六信号光。其中，第五信号光在非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射。
随后，第五信号光垂直入射至第一直角棱镜4的斜面，进入第一直角棱镜4后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第一直角棱镜4的斜面，出射方向与入射方向相反且平行；第六信号光垂直入射至第二直角棱镜5的斜面，进入第二直角棱镜5后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第二直角棱镜5的斜面，出射方向与入射方向相反且平行。
经第一直角棱镜4反射的第五信号光和经第二直角棱镜5反射的第六信号光分别垂直入射至非偏振分束镜3的光束透射界面和反射界面，随后第五信号光与延迟时间T之后的第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光。
第一偏振分束镜1与非偏振分束镜3之间、第一直角棱镜4与非偏振分束镜3之间、第二直角棱镜5与非偏振分束镜3之间分别为第一位置、第二位置、第三位置，在这三个位置中至少有两个位置分别平行地插入有一个波片，用于调节第一信号光至第六信号光的偏振态。因此有4种情况：
（1）第一位置、第二位置各插入有一个波片；
（2）第一位置、第三位置各插入有一个波片；
（3）第二位置、第三位置各插入有一个波片；
（4）第一位置、第二位置、第三位置各插入有一个波片；
下面以第二种情况为例进行说明。
在第一位置平行地插入一个波片，使第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光。在第三位置平行地插入一个波片，使第四信号光和第六信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，并进一步使第六信号光的偏振旋转90°。
因此，第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量为光信号的0°相位差分量，第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量为光信号的90°相位差分量，第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量为光信号的180°相位差分量，第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量为光信号的270°相位差分量。
通过4*4偏振合束模块将同一时刻的第一干涉光与第四干涉光进行偏振合束，使第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量合束成为第一干涉输出光、第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量合束成为第二干涉输出光；并且，将同一时刻的第二干涉光与第三干涉光进行偏振合束，使第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量合束成为第三干涉输出光、第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量合束成为第四干涉输出光。
可以看出，偏振合束之后的第一干涉输出光至第四干涉输出光分别为光信号的0°、90°、180°和270°相位差分量，输入信号光的偏振态变换不会扰乱各路干涉输出光的光强，因此使用光电探测器将各路干涉输出光的光强信号转化成的电信号不会随入射光信号偏振态的变化而变化，可以实现光信号偏振无关的延迟自干涉。通过调节一维位移台可以调整不等臂干涉仪的臂长差，从而适应不同的系统。
如图2所示，本发明实施例一：
所述4*4偏振合束模块包括第二反射镜6、第三反射镜7、第四反射镜8和第二偏振分束镜9，
所述第二反射镜6、第三反射镜7、第四反射镜8的反射界面以及第二偏振分束镜9的偏振分束界面均与非偏振分束镜3的分束界面平行；所述第二反射镜6用于反射第一干涉光和第三干涉光，所述第三反射镜7、第四反射镜8分别用于反射第四干涉光、第二干涉光，使得第一干涉光和第四干涉光、第二干涉光和第三干涉光分别交汇于第二偏振分束镜9的偏振分束界面；
所述第二偏振分束镜9用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
所述第一偏振分束镜1与非偏振分束镜3之间插入有第一四分之一波片15，其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将第一信号光变为右旋圆偏振光，以及使第二信号光变为左旋圆偏振光；
所述第一直角棱镜4与非偏振分束镜3之间插入有第二四分之一波片16，其主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第二直角棱镜5与非偏振分束镜3之间插入有第三半波片17，其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将第六信号光旋转90°。
实施例一具体工作原理如下：
任意偏振态的信号光可写为
Figure 169948DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 544428DEST_PATH_IMAGE002
分别为信号光的振幅、频率、初始相位、正交偏振分量 之间的相位差。
信号光首先垂直入射到第一偏振分束镜1的光束入射界面，在其偏振分束界面被偏振分束成第一信号光和第二信号光。其中第一信号光为水平偏振，从第一偏振分束镜1的光束透射界面出射，第二信号光为竖直偏振，从第一偏振分束镜1的光束反射界面出射。第二信号光经第一反射镜2反射后，其传播方向与第一信号光平行，二者随后经过第一四分之一波片15，偏振态分别变为
Figure 44155DEST_PATH_IMAGE003
第一信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第三信号光和第四信号光。其中，第三信号光从非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射后经过第二四分之一波片16，第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射，二者的偏振态变为
Figure 896705DEST_PATH_IMAGE004
第三信号光经第一直角棱镜4反射、第四信号光经第二直角棱镜5反射后分别垂直入射至非偏振分束镜3的光束透射界面和反射界面，随后第三信号光与延迟时间T之后的第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光，可分别写为
Figure 168417DEST_PATH_IMAGE005
第二信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第五信号光和第六信号光。其中，第五信号光在非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射。随后，第五信号光经过第二四分之一波片16，第六信号光经过第三半波片17之后，二者的偏振态变为
Figure 713799DEST_PATH_IMAGE006
第五信号光经第一直角棱镜4反射、第六信号光经第二直角棱镜5反射后分别垂直入射至非偏振分束镜3的光束透射界面和反射界面，随后第五信号光和延迟时间T后的第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光。
Figure 500490DEST_PATH_IMAGE007
第一干涉光经第二反射镜6反射、第四干涉光经第三反射镜7反射后同时到达第二偏振分束镜9的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一干涉输出光
Figure 156730DEST_PATH_IMAGE008
第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二干涉输出光为
Figure 291738DEST_PATH_IMAGE009
第二干涉光经第四反射镜8反射、第三干涉光经第二反射镜6反射后同时到达第二偏振分束镜9的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三干涉输出光为
Figure 273601DEST_PATH_IMAGE010
第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四干涉输出光为
Figure 750850DEST_PATH_IMAGE011
可以看出，第一干涉输出光至第四干涉输出光的解调信号与偏振态实现了解耦合，即偏振无关。使用平衡探测器对第一干涉输出光和第三干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 210781DEST_PATH_IMAGE012
使用平衡探测器对第二干涉输出光和第四干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 457086DEST_PATH_IMAGE013
其中，R为探测器的响应系数。
可以明显看出，输出的光强以及差分电流与信号光的偏振态无关，即信号光的任何偏振态起伏都不会影响到输出的差分电流，也不会降低外差探测的接收灵敏度。因此，本发明的方案无需任何主动调制和补偿，可以消除信号光的偏振态变化对最终输出信号的影响，实现稳定的延迟自干涉，从而保证稳定的自相干探测。
如图3所示，本发明实施例二：
所述偏振无关空间光延迟干涉仪结构为：所述4*4偏振合束模块包括第二反射镜6、第三反射镜7、第四反射镜8和第二偏振分束镜9，
所述第二反射镜6、第三反射镜7、第四反射镜8的反射界面以及第二偏振分束镜9的偏振分束界面均与非偏振分束镜3的分束界面平行；所述第二反射镜6用于反射第一干涉光和第三干涉光，所述第三反射镜7、第四反射镜8分别用于反射第四干涉光、第二干涉光，使得第一干涉光和第四干涉光、第二干涉光和第三干涉光分别交汇于第二偏振分束镜9的偏振分束界面；
所述第二偏振分束镜9用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
所述第一偏振分束镜1与非偏振分束镜3之间插入有第四半波片18，其主轴方向与水平方向夹角为22.5°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第二直角棱镜5与非偏振分束镜3之间插入有第三四分之一波片19和第五半波片20；所述第三四分之一波片19的主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第四信号光和第六信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；所述第五半波片20的主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将经过第三四分之一波片19作用之后的第六信号光偏振旋转90°。
实施例二具体工作原理如下：
任意偏振态的信号光首先垂直入射到第一偏振分束镜1的光束入射界面，在其偏振分束界面被偏振分束成第一信号光和第二信号光。其中第一信号光为水平偏振，从第一偏振分束镜1的光束透射界面出射，第二信号光为竖直偏振，从第一偏振分束镜1的光束反射界面出射。第二信号光经第一反射镜2反射后，其传播方向与第一信号光平行，二者同时经过第四半波片18之后垂直入射至非偏振分束镜3的光束入射界面，此时二者的偏振态可分别写为
Figure 279024DEST_PATH_IMAGE014
第一信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第三信号光和第四信号光。其中，第三信号光从非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射，随后经过第三四分之一波片19，则二者的偏振态变为
Figure 977989DEST_PATH_IMAGE015
第三信号光经第一直角棱镜4反射、第四信号光经第二直角棱镜5反射后分别垂直入射至非偏振分束镜3的光束透射界面和反射界面，随后第三信号光与延迟时间T之后的第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光，可分别写为
Figure 241611DEST_PATH_IMAGE016
第二信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第五信号光和第六信号光。其中，第五信号光在非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射，随后经过第三四分之一波片19之后，二者的偏振态变为
Figure 342423DEST_PATH_IMAGE017
随后，第五信号光垂直入射至第一直角棱镜4的斜面，进入第一直角棱镜4后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第一直角棱镜4的斜面，出射方向与入射方向相反且平行；第六信号光垂直入射至第二直角棱镜5的斜面，进入第二直角棱镜5后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第二直角棱镜5的斜面，出射方向与入射方向相反且平行，然后经过第五半波片20，偏振态变为
Figure 400509DEST_PATH_IMAGE018
第五信号光和延迟时间T后的第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光，分别为
Figure 849420DEST_PATH_IMAGE019
第一干涉光经第二反射镜6反射、第四干涉光经第三反射镜7反射后同时到达第二偏振分束镜9的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一干涉输出光
Figure 651154DEST_PATH_IMAGE020
第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二干涉输出光为
Figure 75313DEST_PATH_IMAGE021
第二干涉光经第四反射镜8反射、第三干涉光经第二反射镜6反射后同时到达第二偏振分束镜9的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三干涉输出光为
Figure 304300DEST_PATH_IMAGE022
第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四干涉输出光为
Figure 977858DEST_PATH_IMAGE023
可以看出，第一干涉输出光至第四干涉输出光的解调信号与偏振态实现了解耦合，即偏振无关。使用平衡探测器对第一干涉输出光和第三干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 580353DEST_PATH_IMAGE024
使用平衡探测器对第二干涉输出光和第四干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 186915DEST_PATH_IMAGE025
其中，R为探测器的响应系数。
可以明显看出，输出的光强以及差分电流与信号光的偏振态无关，即信号光的任何偏振态起伏都不会影响到输出的差分电流，也不会降低外差探测的接收灵敏度。因此，本发明的方案无需任何主动调制和补偿，可以消除信号光的偏振态变化对最终输出信号的影响，实现稳定的延迟自干涉，从而保证稳定的自相干探测。
如图4所示，本发明实施例三：
所述偏振无关空间光延迟干涉仪结构为：所述4*4偏振合束模块包括第四反射镜8、第五反射镜10、第三偏振分束镜11和第四偏振分束镜12，
所述第四反射镜8和第五反射镜10的反射界面、第三偏振分束镜11和第四偏振分束镜12的偏振分束界面均与非偏振分束镜3的分束界面平行；所述第五反射镜10用于反射第一干涉光，使第一干涉光和第三干涉光交汇于第三偏振分束镜11的偏振分束界面；所述第四反射镜8用于反射第二干涉光，使第二干涉光和第四干涉光交汇于第四偏振分束镜12的偏振分束界面；
所述第三偏振分束镜11用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；所述第四偏振分束镜12用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
所述第一偏振分束镜1与非偏振分束镜3之间插入有第六半波片21，其主轴方向与水平方向夹角为22.5°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第一直角棱镜4与非偏振分束镜3之间插入有第四四分之一波片22和第七半波片23，所述第四四分之一波片22的主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；所述第七半波片23的主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将经第四四分之一波片22作用后的第五信号光偏振旋转90°；
所述第二直角棱镜5与非偏振分束镜3之间插入有第八半波片24，其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于使第六信号光偏振旋转90°。
实施例三具体工作原理如下：
任意偏振态的信号光首先垂直入射到第一偏振分束镜1的光束入射界面，在其偏振分束界面被偏振分束成第一信号光和第二信号光。其中第一信号光为水平偏振，从第一偏振分束镜1的光束透射界面出射，第二信号光为竖直偏振，从第一偏振分束镜1的光束反射界面出射。第二信号光经第一反射镜2反射后，其传播方向与第一信号光平行，二者同时经过第六半波片21之后垂直入射至非偏振分束镜3的光束入射界面，此时二者的偏振态可分别写为
Figure 852383DEST_PATH_IMAGE026
第一信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第三信号光和第四信号光。其中，第三信号光从非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射。随后，第三信号光经过第四四分之一波片22之后，其与第四信号光的偏振态变为
Figure 747658DEST_PATH_IMAGE027
第三信号光经第一直角棱镜4反射、第四信号光经第二直角棱镜5反射后分别垂直入射至非偏振分束镜3的光束透射界面和反射界面，随后第三信号光与延迟时间T之后的第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光，可分别写为
Figure 891194DEST_PATH_IMAGE028
第二信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第五信号光和第六信号光。其中，第五信号光在非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，并经过第四四分之一波片22，第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射，二者的偏振态分别变为
Figure 617842DEST_PATH_IMAGE029
第五信号光经第一直角棱镜4反射、第六信号光经第二直角棱镜5反射后，分别对应地经过第七半波片23和第八半波片24，偏振态变为
Figure 463000DEST_PATH_IMAGE030
第五信号光和延迟时间T后的第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光，分别为
Figure 845571DEST_PATH_IMAGE031
第一干涉光经第五反射镜10反射后与第三干涉光光同时到达第三偏振分束镜11的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一干涉输出光
Figure 792798DEST_PATH_IMAGE032
第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二干涉输出光为
Figure 577214DEST_PATH_IMAGE033
第二干涉光经第四反射镜8反射后与第四干涉光同时到达第四偏振分束镜12的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三干涉输出光为
Figure 318905DEST_PATH_IMAGE034
第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四干涉输出光为
Figure 451422DEST_PATH_IMAGE035
可以看出，第一干涉输出光至第四干涉输出光的解调信号与偏振态实现了解耦合，即偏振无关。使用平衡探测器对第一干涉输出光和第三干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 936761DEST_PATH_IMAGE036
使用平衡探测器对第二干涉输出光和第四干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 638001DEST_PATH_IMAGE037
其中，R为探测器的响应系数。
可以明显看出，输出的光强以及差分电流与信号光的偏振态无关，即信号光的任何偏振态起伏都不会影响到输出的差分电流，也不会降低外差探测的接收灵敏度。因此，本发明的方案无需任何主动调制和补偿，可以消除信号光的偏振态变化对最终输出信号的影响，实现稳定的延迟自干涉，从而保证稳定的自相干探测。
如图5所示，本发明实施例四：
所述偏振无关空间光延迟干涉仪结构为：所述4*4偏振合束模块包括第四反射镜8、第五反射镜10、第三偏振分束镜11和第四偏振分束镜12，
所述第四反射镜8和第五反射镜10的反射界面、第三偏振分束镜11和第四偏振分束镜12的偏振分束界面均与非偏振分束镜3的分束界面平行；所述第五反射镜10用于反射第一干涉光，使第一干涉光和第三干涉光交汇于第三偏振分束镜11的偏振分束界面；所述第四反射镜8用于反射第二干涉光，使第二干涉光和第四干涉光交汇于第四偏振分束镜12的偏振分束界面；
所述第三偏振分束镜11用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；所述第四偏振分束镜12用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
所述4*4偏振合束模块还包括第一半波片13和第二半波片14，所述第一半波片13和第二半波片14的主轴方向与水平方向的夹角均为45°，分别用于将第三干涉光和第四干涉光的偏振旋转90°。
所述第一偏振分束镜1与非偏振分束镜3之间插入有第五四分之一波片25，其主轴方向与水平方向夹角为-45°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；
所述第一直角棱镜4与非偏振分束镜3之间插入有第六四分之一波片26，其主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为-45°线偏振光和45°线偏振光。
实施例四具体工作原理如下：
任意偏振态的信号光首先垂直入射到第一偏振分束镜1的光束入射界面，在其偏振分束界面被偏振分束成第一信号光和第二信号光。其中第一信号光为水平偏振，从第一偏振分束镜1的光束透射界面出射，第二信号光为竖直偏振，从第一偏振分束镜1的光束反射界面出射。第二信号光经第一反射镜2反射后，其传播方向与第一信号光平行，二者同时经过第五四分之一波片25之后垂直入射至非偏振分束镜3的光束入射界面，此时二者的偏振态可分别写为
Figure 550593DEST_PATH_IMAGE038
第一信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第三信号光和第四信号光。其中，第三信号光从非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，随后经过第六四分之一波片26，第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射，则二者的偏振态变为
Figure 907756DEST_PATH_IMAGE039
第三信号光与延迟时间T之后的第四信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光，可分别写为
Figure 196786DEST_PATH_IMAGE040
第二信号光进入非偏振分束镜3，在其分束界面被分束成偏振和幅度均相同的第五信号光和第六信号光。其中，第五信号光在非偏振分束镜3的分束界面透射后从其光束透射界面出射，随后经过第六四分之一波片26，第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面反射后从其光束反射界面出射，偏振态分别变为
Figure 749603DEST_PATH_IMAGE041
随后，第五信号光垂直入射至第一直角棱镜4的斜面，进入第一直角棱镜4后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第一直角棱镜4的斜面，出射方向与入射方向相反且平行；第六信号光垂直入射至第二直角棱镜5的斜面，进入第二直角棱镜5后被其一个直角面反射至另一个直角面，然后被反射出第二直角棱镜5的斜面，出射方向与入射方向相反且平行。
第五信号光和延迟时间T后的第六信号光在非偏振分束镜3的分束界面进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光，二者分别经过第一半波片13和第二半波片14之后偏振旋转90°，变为
Figure 98676DEST_PATH_IMAGE042
第一干涉光经第五反射镜10反射后与第三干涉光同时到达第三偏振分束镜11的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一干涉输出光
Figure 677556DEST_PATH_IMAGE043
第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二干涉输出光为
Figure 504698DEST_PATH_IMAGE044
第二干涉光经第四反射镜8反射后与第四干涉光同时到达第四偏振分束镜12的偏振分束界面，进行偏振合束，其中第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三干涉输出光为
Figure 383792DEST_PATH_IMAGE045
第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四干涉输出光为
Figure 434924DEST_PATH_IMAGE046
可以看出，第一干涉输出光至第四干涉输出光的解调信号与偏振态实现了解耦合，即偏振无关。使用平衡探测器对第一干涉输出光和第三干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 763750DEST_PATH_IMAGE047
使用平衡探测器对第二干涉输出光和第四干涉输出光进行光电转换，产生的差分电流为
Figure 394583DEST_PATH_IMAGE048
其中，R为探测器的响应系数。
可以明显看出，输出的光强以及差分电流与信号光的偏振态无关，即信号光的任何偏振态起伏都不会影响到输出的差分电流，也不会降低外差探测的接收灵敏度。因此，本发明的方案无需任何主动调制和补偿，可以消除信号光的偏振态变化对最终输出信号的影响，实现稳定的延迟自干涉，从而保证稳定的自相干探测。
综合本发明各个实施例可知，本发明提出一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，通过将输入信号光进行偏振分束后，使两个正交的偏振分量分别进行延迟自干涉，通过波片变换二者传输过程中的偏振态，并使用4*4偏振合束模块将二者的干涉结果分别进行偏振合束，可以得到偏振无关信号光延迟自干涉的同相分量和正交相位分量，使解调信号与入射偏振态解耦合，且只输出4路光信号，无需主动偏振补偿。本发明适用于任意偏振态的信号光，结构简单，具有较高的稳定性。

Claims (9)

1.一种用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，包括第一偏振分束镜（1）、第一反射镜（2）、非偏振分束镜（3）、第一直角棱镜（4）、第二直角棱镜（5）、4*4偏振合束模块和至少两个波片组，
所述第一偏振分束镜（1）的光束透射界面、偏振分束界面分别对应地与非偏振分束镜（3）的光束入射界面、分束界面平行；所述第一反射镜（2）的反射界面与第一偏振分束镜（1）的偏振分束界面平行；
所述非偏振分束镜（3）的光束透射界面与第一直角棱镜（4）的斜面平行，二者之间的距离为L1；所述非偏振分束镜（3）的光束反射界面与第二直角棱镜（5）的斜面平行，二者之间的距离为L2；所述非偏振分束镜（3）与第一直角棱镜（4）和第二直角棱镜（5）构成臂长差为2*(L2-L1)的不等臂干涉仪，对应的延迟时间为T；
所述第一偏振分束镜（1）用于将垂直入射到其光束入射界面的信号光偏振分束成水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光；所述第一反射镜（2）用于将第二信号光的传播方向反射至与第一信号光的传播方向平行，使二者均垂直入射至非偏振分束镜（3）的光束入射界面；
所述非偏振分束镜（3）用于对第一信号光进行分束，产生分别从其光束透射界面和反射界面分别出射的第三信号光和第四信号光；以及用于对第二信号光进行分束，产生分别从其光束透射界面和反射界面分别出射的第五信号光和第六信号光；
所述第一直角棱镜（4）用于反射第三信号光和第五信号光，使二者的出射方向与入射方向相反且平行；所述第二直角棱镜（5）用于反射第四信号光和第六信号光，使二者的出射方向与入射方向相反且平行；
所述非偏振分束镜（3）还用于将经过第一直角棱镜（4）反射的第三信号光和经第二直角棱镜（5）反射的第四信号光进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光；以及用于将经过第一直角棱镜（4）反射的第五信号光和经第二直角棱镜（5）反射的第六信号光进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光；
所述4*4偏振合束模块用于使同一时刻的第一干涉光和第二干涉光中的一路光与第三干涉光和第四干涉光的一路光进行偏振合束，产生第一干涉输出光和第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第一干涉光和第二干涉光中的另一路光与第三干涉光和第四干涉光的另一路光进行偏振合束，产生第三干涉输出光和第四干涉输出光；
所述第一偏振分束镜（1）与非偏振分束镜（3）之间、第一直角棱镜（4）与非偏振分束镜（3）之间、第二直角棱镜（5）与非偏振分束镜（3）之间三个位置中至少有两个位置分别平行地插入有一个波片组，用于调节第一信号光至第六信号光的偏振态，使得第一干涉输出光和第三干涉输出光为光信号的同相分量，第二干涉输出光和第四干涉输出光为光信号的正交相位分量。
2.如权利要求1所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述4*4偏振合束模块包括第二反射镜（6）、第三反射镜（7）、第四反射镜（8）和第二偏振分束镜（9），
所述第二反射镜（6）、第三反射镜（7）、第四反射镜（8）的反射界面以及第二偏振分束镜（9）的偏振分束界面均与非偏振分束镜（3）的分束界面平行；所述第二反射镜（6）用于反射第一干涉光和第三干涉光，所述第三反射镜（7）、第四反射镜（8）分别用于反射第四干涉光、第二干涉光，使得第一干涉光和第四干涉光、第二干涉光和第三干涉光分别交汇于第二偏振分束镜（9）的偏振分束界面；
所述第二偏振分束镜（9）用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；以及用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
3.如权利要求1所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述4*4偏振合束模块包括第四反射镜（8）、第五反射镜（10）、第三偏振分束镜（11）和第四偏振分束镜（12），
所述第四反射镜（8）和第五反射镜（10）的反射界面、第三偏振分束镜（11）和第四偏振分束镜（12）的偏振分束界面均与非偏振分束镜（3）的分束界面平行；所述第五反射镜（10）用于反射第一干涉光，使第一干涉光和第三干涉光交汇于第三偏振分束镜（11）的偏振分束界面；所述第四反射镜（8）用于反射第二干涉光，使第二干涉光和第四干涉光交汇于第四偏振分束镜（12）的偏振分束界面；
所述第三偏振分束镜（11）用于使同一时刻的第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量、第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第一干涉输出光、第二干涉输出光；所述第四偏振分束镜（12）用于使同一时刻的第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量、第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量分别进行偏振合束，分别产生第三干涉输出光、第四干涉输出光。
4.如权利要求3所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述4*4偏振合束模块还包括第一半波片（13）和第二半波片（14），所述第一半波片（13）和第二半波片（14）的主轴方向与水平方向的夹角均为45°，分别用于将第三干涉光和第四干涉光的偏振旋转90°。
5.如权利要求2所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述第一偏振分束镜（1）与非偏振分束镜（3）之间插入有第一四分之一波片（15），其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将第一信号光变为右旋圆偏振光，以及使第二信号光变为左旋圆偏振光；
所述第一直角棱镜（4）与非偏振分束镜（3）之间插入有第二四分之一波片（16），其主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第二直角棱镜（5）与非偏振分束镜（3）之间插入有第三半波片（17），其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将第六信号光偏振旋转90°。
6.如权利要求2所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述第一偏振分束镜（1）与非偏振分束镜（3）之间插入有第四半波片（18），其主轴方向与水平方向夹角为22.5°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第二直角棱镜（5）与非偏振分束镜（3）之间插入有第三四分之一波片（19）和第五半波片（20）；所述第三四分之一波片（19）的主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第四信号光和第六信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；所述第五半波片（20）的主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将经过第三四分之一波片（19）作用之后的第六信号光偏振旋转90°。
7.如权利要求3所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述第一偏振分束镜（1）与非偏振分束镜（3）之间插入有第六半波片（21），其主轴方向与水平方向夹角为22.5°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为45°线偏振光和-45°线偏振光；
所述第一直角棱镜（4）与非偏振分束镜（3）之间插入有第四四分之一波片（22）和第七半波片（23），所述第四四分之一波片（22）的主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；所述第七半波片（23）的主轴方向与水平方向夹角为45°，用于将经第四四分之一波片（22）作用后的第五信号光偏振旋转90°；
所述第二直角棱镜（5）与非偏振分束镜（3）之间插入有第八半波片（24），其主轴方向与水平方向夹角为45°，用于使第六信号光偏振旋转90°。
8.如权利要求4所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述第一偏振分束镜（1）与非偏振分束镜（3）之间插入有第五四分之一波片（25），其主轴方向与水平方向夹角为-45°，用于将第一信号光和第二信号光分别变为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；
所述第一直角棱镜（4）与非偏振分束镜（3）之间插入有第六四分之一波片（26），其主轴方向与水平方向夹角为0°，用于将第三信号光和第五信号光分别变为-45°线偏振光和45°线偏振光。
9.如权利要求1-8任一项所述的用于自相干探测的偏振无关空间光延迟干涉仪，其特征在于，所述第二直角棱镜（5）位于一个一维位移台上，所述一维位移台的轴线方向与第二直角棱镜（5）的斜面垂直，用于调节所述不等臂干涉仪的臂长差。
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