[發明專利]光纖模式旋轉器、全光纖模式復用器和解復用器

有效

• 申請號: 201610004224.9
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105629381B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 李巖;曾星琳;鄭宇;李蔚;伍劍;邱吉芳;林金桐
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B6/14
• 分類號: G02B6/14;H04J14/04
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 馬敬;項京

本發明實施例公開了一種光纖模式旋轉器、全光纖模式復用器和解復用器，該光纖模式旋轉器包括：對稱分布的距離光纖的纖芯預設距離的兩個內芯，所述兩個內芯的連線與導模的光軸呈預設的角度，其中所述兩個內芯與所述纖芯的折射率不同，所述光纖模式旋轉器的長度為實現模式轉換的兩個導模的兩個傳播常數差的拍長。由于在本發明實施例中在光纖的纖芯兩側對稱的分布有兩個內芯，該內芯的折射率與纖芯的折射率不同，從而可是使入射的導模發生90度的旋轉，從而可以基于光纖實現模式的轉換，因此可以實現模式的復用，并且因為該模式旋轉器是基于光纖的，因此可以避免插入損耗，從而可以有效提高通信系統的性能。

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，特別涉及一種光纖模式旋轉器、全光纖模式復用器和解復用器。

背景技術

隨著通信技術的不斷演進和新業務井噴式的涌現，人們對通信網絡的容量提出了越來越高的要求。過去的十幾年里研究人員為了提升光纖通信的容量，基于單模光纖研究出了很多先進的技術，例如，采用高階正交調制格式替代簡單的幅度調制格式，偏振復用(PDM)，密集波分復用(DWDM)技術，正交頻分復用(OFDM)技術等，使得目前單模光纖容量已接近香農極限。在這種情況下，人們開始把研究的目光重新轉向多模光纖。

單模光纖中，多種復用方法尚未能夠充分利用到光纖中可利用的所有自由度。其中，光纖中的固有屬性-光纖模式，便是重要的自由度之一。若能使多模光纖中攜帶的模式彼此分離地承載信號，充分利用光纖帶寬，則可能給光纖容量帶來新的飛躍。因此研究模式復用即空間復用是光傳輸未來的發展趨勢和重要技術。

在模式復用技術中，模式的復用和解復用是一項關鍵技術也是技術難點所在，模式復用器主要的作用是將不同空間模式復用進同一根光纖中，解復用即將同一根光纖中的不同模式分離開來，然后導進不同的光纖中。這類似于光纖的波分復用技術中的波分復用器以及解復用器。

現有的模式復用器及解復用器主要包括：基于自由空間光的模式復用/解復用器；基于光纖拉錐技術的光子燈籠型模式復用/解復用器；基于硅基光學的模式復用/解復用器等等。這些模式復用/解復用器雖然都能實現模式復用/解復用，但是其插入損耗和模式串擾非常嚴重。這是因為為了實現簡并模的復用，需要將模式復用器在同一平面上設置在少模光纖的不同角度上，而現有技術中基于光纖器件的技術都不能實現在同一平面上同時完成兩個簡并模的復用功能。而基于平面光波導技術的模式復用器雖然能夠實現在同一平面上同時完成兩個簡并模的復用，但平面光波導接入光纖系統中會帶來很大的插入損耗，降低通信系統的性能。

發明內容

本發明實施例公開了一種光纖模式旋轉器、全光纖模式復用器和解復用器，用以實現導模的復用，并降低插入損耗，提高通信系統的性能。

為達到上述目的，本發明實施例公開了一種光纖模式旋轉器，應用于光纖中，所述光纖模式旋轉器包括：

對稱分布的距離光纖的纖芯預設距離的兩個內芯，所述兩個內芯的連線與導模的光軸呈預設的角度，其中所述兩個內芯的半徑相同、折射率相同，且與所述纖芯的折射率不同；

所述光纖模式旋轉器的長度為實現模式轉換的兩個導模的兩個傳播常數差的拍長。

進一步地，所述當所述導模為LP11模時，所述預設的角度為45度；

當所述導模為LP21模時，所述預設的角度為22.5度；

當所述導模為LP31模時，所述預設的角度為15度；

當所述導模為LP12模時，所述預設的角度為45度。

進一步地，所述兩個內芯的半徑小于纖芯的半徑。

進一步地，所述兩個內芯的中心距離所述纖芯的距離為6微米。

本發明實施例提供了一種基于上述光纖模式旋轉器的全光纖模式復用器，應用于光纖中，所述全光纖模式復用器包括：