[發(fā)明專利]一種基于螺旋結(jié)構(gòu)的光纖軌道角動(dòng)量模式分離方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010096061.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN111323903B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙華;李洪譜;王鵬;郝媛媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/00
• 分類號(hào): G02B27/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種基于螺旋結(jié)構(gòu)的光纖軌道角動(dòng)量模式分離方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據(jù)軌道角動(dòng)量模式有效分離需要的模式之間的總有效折射率差值的要求，和軌道角動(dòng)量模式在原始光纖中的縱向有效折射率取值，計(jì)算滿足軌道角動(dòng)量模式有效分離需要的在螺旋光纖中新形成的模式之間的角向有效折射率差值，軌道角動(dòng)量模式在螺旋光纖中的總有效折射率由在原始光纖中的縱向有效折射率和螺旋光纖中新形成的角向有效折射率組成；

(2)利用在螺旋光纖中新形成的角向有效折射率與螺旋光纖中的軌道角動(dòng)量模式的圓偏振狀態(tài)、軌道角動(dòng)量階數(shù)、工作波長(zhǎng)和螺旋光纖具有的螺旋周期長(zhǎng)度有關(guān)的特性，計(jì)算滿足步驟(1)中計(jì)算的角向有效折射率差值需要的特定設(shè)計(jì)的螺旋周期長(zhǎng)度；特定設(shè)計(jì)的螺旋周期長(zhǎng)度Λ需滿足公式：

Λ＝min{Λ_p,q}

其中，下標(biāo)p和q表示原始光纖中的兩個(gè)軌道角動(dòng)量模式p和q；min{}表示取最小值運(yùn)算符號(hào)，用于獲得任意兩個(gè)模式分離所需要的最小螺旋周期長(zhǎng)度；Λ_p,q表示分離軌道角動(dòng)量模式p和q需要的特定設(shè)計(jì)的螺旋周期長(zhǎng)度，具體表示為：

其中，下標(biāo)p和q表示螺旋光纖中的兩個(gè)軌道角動(dòng)量模式p和q；||為取絕對(duì)值運(yùn)算符號(hào)；s_p和s_q分別是兩個(gè)軌道角動(dòng)量模式的自旋量子數(shù)，取值+1或-1分別表示左旋和右旋圓偏振狀態(tài)；l_p和l_q分別是兩個(gè)軌道角動(dòng)量模式的軌道角動(dòng)量階數(shù)，取值為整數(shù)；λ_min為軌道角動(dòng)量模式的工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)的最小波長(zhǎng)；Δn為期望獲得的軌道角動(dòng)量模式間的有效折射率差，取Δn＞1×10^-4；分別是兩個(gè)軌道角動(dòng)量模式在扭轉(zhuǎn)前原始光纖中的縱向有效折射率，滿足條件

(3)對(duì)原始光纖進(jìn)行加熱，同時(shí)控制原始光纖的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)速度，使之扭轉(zhuǎn)形成步驟(2)中計(jì)算的具有特定設(shè)計(jì)的螺旋周期長(zhǎng)度的螺旋光纖。

2.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋結(jié)構(gòu)的光纖軌道角動(dòng)量模式分離方法，其特征在于，步驟(1)中，原始光纖是具有圓對(duì)稱結(jié)構(gòu)的任意光纖。

3.如權(quán)利要求1所述的基于螺旋結(jié)構(gòu)的光纖軌道角動(dòng)量模式分離方法，其特征在于，步驟(3)中，加熱扭轉(zhuǎn)方法是圍繞加熱后的原始光纖的中心進(jìn)行同軸扭轉(zhuǎn)，最終形成特定設(shè)計(jì)的螺旋周期長(zhǎng)度的同軸螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋光纖；加熱光纖的方式選用氫氧焰或者二氧化碳激光器加熱的加熱方式。