[發(fā)明專利]一種光纖模式轉(zhuǎn)換器

有效

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• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103698848A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 陳明陽;陸駒;張永康
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14;G02B6/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及光纖通信領域，具體涉及實現(xiàn)模式之間轉(zhuǎn)換的光纖模式轉(zhuǎn)換器。

背景技術

由于單模光纖可以避免多模光纖傳輸時的模間色散問題，因此目前廣泛應用在通信、傳感等領域。近年來，人們提出了許多新型的光纖結(jié)構(gòu)。如采用光子帶隙原理的Bragg光纖，其傳輸損耗最低的模式并非普通單模光纖的LP₀₁模，而是TE₀₁模。此外，人們還提出采用高階模實現(xiàn)色散補償技術，從而實現(xiàn)大模場、低損耗光傳輸?shù)取?/p>

采用高階模還可以實現(xiàn)信息傳輸。空分復用被認為是進一步提高光纖通信容量的方法。在空分復用系統(tǒng)中，最典型的兩種方法是在多芯光纖或者多模光纖上實現(xiàn)空分復用。在不同纖芯或者不同模式內(nèi)傳輸多個信號可以提高通信容量。

當使用到以上光纖技術時，就需要借助模式轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)LP₀₁模與其它模式之間的轉(zhuǎn)換。光纖模式轉(zhuǎn)換器是一種實現(xiàn)光纖不同模式場之間轉(zhuǎn)換的器件。人們已經(jīng)提出了幾種適用于光纖模式轉(zhuǎn)換的器件，其中最常用的是基于光纖光柵的模式轉(zhuǎn)換器，但是其工作帶寬較窄，約幾納米。此外，人們還提出了在一根光纖的兩個纖芯中實現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換的方法[Applied?Optics,2012,51(19),4388]，這種模式轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)LP₀₁模和LP₀₂模的相互轉(zhuǎn)換，但是該結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換效率大于80%的波長范圍為22nm，帶寬較窄。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明提出一種能在很寬的帶寬范圍內(nèi)工作的寬帶光纖模式轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明的技術方案是：一種光纖模式轉(zhuǎn)換器，包括光纖I、光纖II、光纖III，其特征在于：所述光纖I和光纖II的部分包層研磨后貼合在一起形成耦合區(qū)，且耦合區(qū)的纖芯間距小于光纖I和光纖II的纖芯間距，所述光纖I的基模有效折射率和光纖II的高階模1的有效折射率在工作波長處相等，所述光纖I和光纖II耦合區(qū)的長度為光纖I的基模和光纖II的高階模1在工作波長處的耦合長度L₁的整數(shù)倍；所述光纖II和光纖III的部分包層研磨后貼合在一起形成耦合區(qū)，且耦合區(qū)的纖芯間距小于光纖II和光纖III的纖芯間距，所述光纖II的高階模1有效折射率和光纖III的高階模2的有效折射率在工作波長處相等，所述光纖II和光纖III耦合區(qū)的長度為光纖II的高階模1和光纖III的高階模2在工作波長處的耦合長度L₂的整數(shù)倍。?所述纖芯間距是指兩根并排放置的光纖的纖芯邊緣的最短距離。耦合長度是兩光纖的模式發(fā)生一次完全耦合所對應的光纖長度。而耦合區(qū)長度是指實際制作時，兩光纖能夠發(fā)生能量耦合的區(qū)域。顯然耦合區(qū)長度應是其耦合長度的整數(shù)倍。

進一步，所述光纖I和光纖II耦合區(qū)的纖芯間距d₁<12μm；所述光纖II和光纖III耦合區(qū)的纖芯間距d₂<10μm。

作為本方案的進一步改進，要求光纖I和光纖II纖芯間距d₁≤6μm，光纖II和光纖III纖芯間距d₂≤6μm。

作為本方案的進一步改進，要求光纖I的歸一化頻率V₁滿足V₁<2.405,光纖II的歸一化頻率V₂滿足V₂>2.405，光纖III的歸一化頻率V₃滿足V₃>3.832，且滿足V₁<V₂<V₃。

????本發(fā)明的有益效果是：采用簡單的光纖結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了不同光纖中不同模式的轉(zhuǎn)換，通過中間模式的過渡，有效提高了光纖基模與所需轉(zhuǎn)換的高階模之間的轉(zhuǎn)換效率。不同的模式在不同的光纖中傳輸，輸出的模式是單一的模式，不會混合其它不需要的模式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施例的示意圖；

????圖2為圖1所示結(jié)構(gòu)中光纖I的LP₀₁模、光纖II的LP₁₁模和光纖III的LP₀₂模的有效折射率與波長的關系示意圖；