[實用新型]一種采用雙錐組合結構的模式變換器

有效

• 申請號: 201720696308.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN207424295U
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 申東婭;萬昌慧;張秀普;袁洪;馬川
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/14;G02B6/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種采用雙錐組合結構的模式變換器，具體實現光模式復用技術中基階LP01模向高階LP0m模的變換，屬于光通信領域。本實用新型包括：波導芯包層（1）、錐形波導芯（2、3）、環形分布的雙錐波導芯組合結構（4）。其中，波導芯包層（1）均勻覆蓋錐形波導芯（2、3）；錐形波導芯（2、3）從錐形過渡到柱形；雙錐波導芯組合結構（4）由八個相同的雙錐結構組成，均勻內嵌于錐形波導芯（2、3）中半徑為S的圓環上，每一個雙錐組合結構由兩個圓錐體的底部相接形成。本實用新型是應用于光通信領域的模式復用技術，具體實現模式變換器，能高效地實現基階模式LP01模到高階模式LP0m模的變換。

技術領域

本實用新型涉及光通信中模式復用技術領域，特別是一種采用雙錐組合結構的錐形漸變光波導實現的模式變換器。

背景技術

光纖模式復用（MDM）是實現光纖多輸入多輸出（MIMO）通信的主要方法，是增加光纖傳輸鏈路容量的最直接的方法。

光纖模式復用使用少模光纖（FMF）和多模光纖中不同階的模式進行MIMO信號的傳輸，每一個傳輸模式被視為是一個獨立的單模光纖通道。在使用光纖模式復用時，在發射端需要把基階模式變換成某些高階模式，同理，在接收端，也需要把搭載信息的高階模式變換成基階模式。

2002年以后，國內外開始對模式變換器的研究工作。目前報道的模式變換器有幾何光學模式變換器，基于光纖光柵和光纖耦合的模式變換器，基于硅耦合器的模式變換器；基于二氧化硅（silica）耦合器、光錐形波導、晶體光纖、平面光波導電路、Y-交叉波導的模式變換器。這些研究大部分用于金屬波導，不能直接應用到使用光纖波導的模式復用MIMO通信系統中，且帶寬較窄，損耗大，尺寸大，結構復雜。

本實用新型設計的模式變換器，經文獻檢索，未見與本實用新型相同的公開報道。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種采用雙錐組合結構的模式變換器。

本實用新型所采用的技術方案是：在錐形波導芯中內嵌雙錐組合結構實現基階模式變換為高階模式。

本實用新型采用一種雙錐組合結構的錐形漸變光波導實現的模式變換器，包括：波導芯包層（1）、錐形波導芯（2、3）、雙錐波導芯組合結構（4），其中：

a. 波導芯包層AE段（1）均勻覆蓋錐形波導芯（2、3）, 半徑為r3，長度為L1+L2+L3+L4。

b. 錐形波導芯（2、3）從錐形過渡到柱形，半徑從A點處的r1指數增長到C點處的r2; 錐形波導芯AC段長度為L1+L2，柱形波導芯CE段長度為L3+L4。

c. 雙錐波導芯組合結構（4）均勻地內嵌于錐形波導芯（2、3）中半徑為S的圓環上；雙錐波導芯組合結構（4）由多個相同的雙錐波導芯結構組成；雙錐波導芯組合結構（4）的起始端B點到模式變換器的輸入端A點距離為L1。

d. 每一個雙錐波導芯結構由兩個圓錐體波導芯結構（5、6）的底部相接形成；左邊的圓錐體波導芯結構（5）半徑從B點處的0指數增長到D點處的r4，右邊的圓錐體波導芯結構（6）半徑從D點處的r4指數減小到E點處的0。

e. 波導芯包層（1）的折射率為n1，錐形波導芯（2、3）的折射率為n2，雙錐波導芯組合結構（4）的折射率為n3，且n3<n1<n2。

f. 改變雙錐結構的個數, 將得到不同的變換性能。

g. 光波導結構可以是圓的，也可以是矩形的; 當使用矩形波導時，模式是準LP0m，而不是嚴格的LP0m模式。