[發(fā)明專利]一種雙芯光纖模式轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010761401.4
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111796359A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畢衛(wèi)紅;田朋飛;金娃;付廣偉;付興虎;劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

本發(fā)明公開了一種雙芯光纖模式轉(zhuǎn)換器，將纖芯基模LP₀₁向高階模LP₂₁或LP₀₂轉(zhuǎn)換，包括一種非同軸雙芯光纖，所述非同軸雙芯光纖的兩個纖芯的半徑和折射率不同，并且在其中一個纖芯上刻寫一段光柵周期為Λ的長周期光柵，即可實(shí)現(xiàn)基模向高階模的轉(zhuǎn)換，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率高，獲得的高階模純度高，帶寬寬，插入損耗小，又因高階模和基模在不同纖芯傳輸，應(yīng)用方便，在模分復(fù)用系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及種雙芯光纖模式轉(zhuǎn)換器，屬于光纖技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，模分復(fù)用系統(tǒng)因其能夠克服單模光纖傳輸容量的極限，實(shí)現(xiàn)更大容量的光纖傳輸，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求，而受到廣泛的關(guān)注。基于少模光纖的模分復(fù)用系統(tǒng)主要是利用少模光纖中的不同的光纖模式作為傳輸信道來同時傳輸多路信號從而增大傳輸容量。模式轉(zhuǎn)換器將單模光纖中傳輸?shù)睦w芯基模(LP01)轉(zhuǎn)換成少模光纖中傳輸?shù)睦w芯高階模，是模分復(fù)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，實(shí)現(xiàn)的主要方式有空間光調(diào)制器法、相位板法、光子燈籠法、長周期光柵法等。如2015年，北京郵電大學(xué)蘭名滎教授利用空間頻譜匹配等方法實(shí)現(xiàn)了LP₀₁到LP₂₂模式的轉(zhuǎn)換。相位板法，如2011年，Ryf.R.課題組利用4組相位板分別實(shí)現(xiàn)了LP₀₁模向LP_11a、LP_11b、LP_21a、LP_21b；如長周期光纖光柵法，2014年，天津南開大學(xué)的Bang B等人也提出了在兩模光纖中采用CO₂激光器刻制長周期光纖光柵實(shí)現(xiàn)LP01模向LP11模的轉(zhuǎn)換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種高轉(zhuǎn)換效率、高模式純度的雙芯光纖模式轉(zhuǎn)換器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種雙芯光纖模式轉(zhuǎn)換器，將纖芯基模LP₀₁向高階模LP₂₁或LP₀₂轉(zhuǎn)換，包括一種非同軸雙芯光纖，所述非同軸雙芯光纖的兩個纖芯的半徑和折射率不同，并且在其中一個纖芯上刻寫一段光柵周期為Λ的長周期光柵，相位匹配條件為：

λ＝(n_mn-n₀₁)Λ，

其中：λ為波長，取值1550nm；

Λ為光柵周期；

n_mn為高階模有效折射率；

n₀₁為基模有效折射率。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述非同軸雙芯光纖的一個纖芯半徑為4μm，折射率是1.454，另一個纖芯半徑為12μm，折射率是1.455，并且刻寫了周期為1593的光柵，兩個纖芯的中心距離為22μm，實(shí)現(xiàn)了纖芯基模LP₀₁向高階模LP₂₁的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述非同軸雙芯光纖的一個纖芯半徑為4μm，折射率是1.454，另一個纖芯半徑為12μm，折射率是1.455，并且刻寫了周期為1373的光柵，兩個纖芯中心距離為17μm，實(shí)現(xiàn)了纖芯基模LP₀₁向高階模LP₀₂的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于：制備方法如下：

S1、將非同軸雙芯光纖置于三維位移旋轉(zhuǎn)平臺上，兩端分別接入單模尾纖后，一端連接寬帶光源，一端與光譜分析儀相連；

S2、通過控制CO₂激光器能量、周期模板和掃描速度在纖芯表面引入周期性改變，刻寫一段長周期光柵。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是：