[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于錐形微透鏡光纖的渦旋光模式激發(fā)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910336871.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110109258B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王廷云;宋巍;龐拂飛;劉奐奐;商婭娜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/09
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/09;G02B6/32
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發(fā)明涉及一種基于錐形微透鏡光纖的渦旋光模式激發(fā)方法。該方法用錐形微透鏡光纖代替了普通的單模光纖與環(huán)芯光纖進(jìn)行錯(cuò)位，由于錐形微透鏡光纖具有聚焦特性，有效的提高錯(cuò)位激發(fā)渦旋光束的效率。當(dāng)錯(cuò)位的兩光纖之間的傾斜角度為零時(shí)，可激發(fā)出一階渦旋光模式；當(dāng)錯(cuò)位的兩光纖之間有一定的傾斜角度時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高階渦旋光模式的激發(fā)。由于錐形微透鏡光纖的錐端呈弧狀結(jié)構(gòu)，在兩光纖相對(duì)傾斜時(shí)可以不增加兩光纖之間的水平間距，進(jìn)而提高激發(fā)高階渦旋光模式的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在光纖中激發(fā)渦旋光模式，屬于光纖通信與技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種基于錐形微透鏡光纖的渦旋光模式激發(fā)方法，是對(duì)基于普通單模光纖錯(cuò)位激發(fā)渦旋光模式的方法進(jìn)行了改進(jìn)，用錐形微透鏡光纖代替了普通單模光纖進(jìn)行錯(cuò)位激發(fā)渦旋光模式，使耦合效率得到一定的提高，另外在錯(cuò)位距離的基礎(chǔ)上，增加兩光纖間的相對(duì)傾斜角度變量，能夠?qū)崿F(xiàn)高階渦旋光模式的激發(fā)。

背景技術(shù)

渦旋光模式具有特殊的螺旋相位波前結(jié)構(gòu)，模式的數(shù)量具有無(wú)窮性，各模式之間具有正交性，這些特性使渦旋光模式成為了繼相位、振幅和偏振等狀態(tài)后的新的控制光場(chǎng)的自由度，將不同的渦旋光模式對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)信息可以極大地提升現(xiàn)有的光通信容量，除此之外，攜帶軌道角動(dòng)量的渦旋光模式在微觀粒子捕獲，原子操控以及量子通信等領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用。

渦旋光模式的激發(fā)方法可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是空間激發(fā)法，需要利用體光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)渦旋光模式的激發(fā)，例如螺旋相位板法、空間光調(diào)制器法、柱透鏡模式轉(zhuǎn)換法等，這些方法不可避免的存在著空間光耦合進(jìn)光纖時(shí)的耦合難度與效率問(wèn)題；另一類(lèi)是全光纖激發(fā)法，不需要額外的體光學(xué)器件，利用光纖中的耦合模理論，使渦旋光模式直接在光纖中產(chǎn)生，例如光纖光柵法、熔融拉錐耦合器法以及錯(cuò)位激發(fā)法等，但光纖光柵法和耦合器法等均是在破壞渦旋光纖本身的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的渦旋光模式的激發(fā)，這是不可逆的，而錯(cuò)位激發(fā)法可以在不破壞渦旋光纖的基礎(chǔ)上得到我們想要的渦旋光模式。目前對(duì)于錯(cuò)位激發(fā)渦旋光模式的方法的研究，均是利用普通單模光纖與少模光纖進(jìn)行錯(cuò)位，激發(fā)出的渦旋光束也僅限于一階，且存在激發(fā)效率低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)的不足，提供一種基于錐形微透鏡光纖的渦旋光模式激發(fā)方法，該方法不會(huì)破壞環(huán)芯特種光纖，可以提高錯(cuò)位激發(fā)渦旋光模式的效率，且可以實(shí)現(xiàn)高階渦旋光模式的有效激發(fā)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于錐形微透鏡光纖的渦旋光模式激發(fā)方法，會(huì)用到兩種光纖，一種是代替了普通單模光纖的錐形微透鏡光纖，可以有效的提高錯(cuò)位激發(fā)渦旋模式的效率，另一種光纖是具有摻雜的高折射率環(huán)的環(huán)芯光纖，可以實(shí)現(xiàn)渦旋光模式的穩(wěn)定傳輸。通過(guò)控制兩光纖之間的錯(cuò)位距離和傾斜角度，可以實(shí)現(xiàn)不同階數(shù)的渦旋光模式的激發(fā)。

在上述的一種基于錐形微透鏡光纖的渦旋光模式激發(fā)方法中，當(dāng)兩光纖之間的傾斜角度為零時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)兩光纖之間的錯(cuò)位距離為某一合適值，可以實(shí)現(xiàn)一階渦旋光模式的有效激發(fā)。其中，用錐形微透鏡光纖代替普通的單模光纖，原因是普通單模光纖的出射光由于衍射作用，在自由空間中傳播時(shí)會(huì)發(fā)散，模場(chǎng)直徑會(huì)有所增加，導(dǎo)致在錯(cuò)位的過(guò)程中會(huì)有一部分的光從包層中泄漏出去，降低耦合效率，而錐形微透鏡光纖的頂端微透鏡具有聚焦特性，光由錐形微透鏡光纖輸出后會(huì)進(jìn)行匯聚，進(jìn)而減小模場(chǎng)直徑，使耦合到環(huán)芯光纖中的光有所增加，提高激發(fā)渦旋光模式時(shí)的耦合效率。