[發明專利]一種全光纖模式轉換裝置及方法和檢測裝置

在審

• 申請號: 202010787190.1
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112305673A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉云啟;趙云鶴;劉祖耀;趙馨藝;牟成博
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27;G02B6/26;H04B10/25;H04J14/04;G01M11/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明公開一種全光纖模式轉換裝置及方法和檢測裝置，本轉換裝置包括第一偏振控制器、模式轉換器、第二偏振控制器；所述第一偏振控制器的輸出端與所述模式轉換器的輸入端通過光纖連接，所述模式轉換器的輸出端通過光纖連接所述第二偏振控制器的輸入端，所述第一偏振控制器用于將光束調整為圓偏光或者線偏光，所述模式轉換器利用由二氧化碳激光在少模光纖上刻寫的長周期光纖光柵實現模式轉換，所述第二偏振控制器用于調節矢量HE奇偶?；駿H奇偶模之間的相位差，從而產生軌道角動量模式。采用本發明的裝置及方法，可實現寬帶寬、高純度模式、高轉換效率的模式轉換，在模分復用光纖通信系統中具有廣闊的應用價值。

技術領域

本發明涉及光纖通信領域，特別是涉及一種全光纖模式轉換裝置及方法和檢測裝置。

背景技術

模分復用通信系統中，需要實現模式轉換的器件，現有模式轉換裝置大概包括：自由空間光學元件模式轉換器，由于這類模式轉換器是自由空間裝置，因此比較復雜，而且插入損耗大；平面光波導模式轉換器，在全光纖通信系統中存在模式輸出耦合損耗問題，而且價格較貴；全光纖模式轉換器較前兩種模式轉換器而言，更適合在光纖通信系統中使用。

目前基于全光纖的模式選擇耦合器能將LP₀₁模轉換到高階LP模，并可產生一階OAM(軌道角動量，Orbital Angular Momentum,OAM)模式，但轉換效率低于80％。因此，現有技術中的光纖模式轉換裝置在一定程度上存在轉換效率低的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種全光纖模式轉換裝置及方法和檢測裝置，可產生高階OAM模式，實現不低于99％的高效率模式轉換，以解決現有技術中光纖模式轉換裝置存在轉換效率低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種全光纖模式轉換裝置，包括第一偏振控制器、模式轉換器、第二偏振控制器；所述第一偏振控制器的輸出端與所述模式轉換器的輸入端通過光纖連接，所述模式轉換器的輸出端通過光纖連接所述第二偏振控制器的輸入端，所述第一偏振控制器用于將光束調整為圓偏光或者線偏光，所述模式轉換器利用由二氧化碳激光在少模光纖上刻寫的長周期光纖光柵(Long-Period Fiber Grating,LPFG)實現模式轉換，所述第二偏振控制器用于調節矢量HE奇偶?；駿H奇偶模之間的相位差，從而產生軌道角動量模式。

可選的，所述第一偏振控制器為單模光纖偏振控制器。

優選的，所述第二偏振控制器為少模光纖偏振控制器。

優選的，所述裝置還包括：濾模器，所述濾模器的輸入端通過光纖連接所述第一偏振控制器，所述濾模器的輸出端通過光纖連接所述模式轉換器，所述濾模器用于濾除所述光束中的高階纖芯模。

優選的，所述模式轉換器為直接型模式轉換器，所述直接型模式轉換器為利用二氧化碳激光在少模光纖上刻寫的單個長周期光纖光柵，實現將LP₀₁模轉換成高階LP₁₁模、LP₂₁模、LP₀₂?；蚋唠A纖芯LP模的模式轉換的模式轉換器。

可選的，所述模式轉換器為級聯型模式轉換器，所述級聯型模式轉換器為利用二氧化碳激光在光纖上刻寫的級聯長周期光纖光柵，實現將LP₀₁模與鄰近模式LP₁₁模高效耦合，再將LP₁₁模耦合到鄰近的高階模式LP₂₁模，實現高階模式耦合的模式轉換器。

一種全光纖模式轉換方法，利用上述裝置進行操作，包括下述程序：

所述全光纖模式轉換裝置包括：第一偏振控制器、模式轉換器、第二偏振控制器；所述第一偏振控制器的輸出端與所述模式轉換器的輸入端通過光纖連接，所述模式轉換器的輸出端通過光纖連接所述第二偏振控制器的輸入端，所述模式轉換器利用二氧化碳激光在光纖上刻寫的長周期光纖光柵實現模式轉換；