[發明專利]支持52種軌道角動量模式的負曲率太赫茲光纖

有效

• 申請號: 202110321543.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113050218B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 嚴德賢;袁紫微;孟淼;封覃銀;李向軍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種支持52種軌道角動量模式的負曲率太赫茲光纖，它包括聚合物包覆層、外橢圓形包層管區域、環形包層管、內橢圓形包層管區域、纖芯區域。外橢圓形包層管區域由12個環形排列的聚合物單元結構組成；內橢圓形包層管區域由18個環形排列的聚合物單元結構組成；內橢圓形包層單元結構和外橢圓形包層單元結構分別與環形包層管單元結構相互接連構成光纖結構的包層管區域。本發明可以生成具有較高純度的軌道角動量(OAM)模式，可在環形區域在通信時會形成多個通道。本發明將軌道角動量復用技術應用于太赫茲波通信中，在提高通信系統的信道容量的同時使信息在傳輸過程中具有更高的安全性，且具有損耗低，通信容量大等優點。

技術領域

本發明涉及太赫茲光纖領域，尤其涉及一種支持52種軌道角動量模式的負曲率太赫茲光纖。

背景技術

隨著光纖通信系統在現代通信網絡中的飛速發展，數據傳輸速度、容量、保密性等要求越來越高，傳統波分復用和時分復用技術面臨更多的困境。為了解決上述一系列問題，軌道角動量復用技術作為一種新的復用形式，為增加網絡帶寬、通信容量和通信速率，提供了一種新的方案。因此軌道角動量復用技術在光纖通信中的運用逐漸成為現今社會研究的熱點。

由于產生并傳輸軌道角動量模式對光纖結構具有嚴格要求，普通的光纖有效折射率差一般較小，無法產生并支持軌道角動量模式的傳輸。經過研究發現在光纖內部中引入環形結構可以與包層之間產生較高的折射率差，從而可以有效產生軌道角動量模式并實現穩定傳輸。同時，中心環形纖芯可以分離本征矢量模間的有效折射率并且抑制徑向高階模式，促進了軌道角動量模式在模分復用技術中的應用。

發明內容

本發明為了克服現有技術不足，提出了一種支持52種軌道角動量模式的負曲率太赫茲光纖，其目的在于通過引入環形結構，增加了環形區域與包層管區域的折射率差異，從而支持并生成傳輸性能高的多軌道角動量模式。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種支持52種軌道角動量模式的負曲率太赫茲光纖，其包括聚合物包覆層、外橢圓形包層管、環形包層管、內橢圓形包層管和纖芯；在太赫茲光纖的圓形橫截面中，12個傾斜角為0°～15°的外橢圓形包層管按間隔30°環形等間距排列于環形包層管的外側面，組成外橢圓形包層管區域，同時18個傾斜角為0°～15°的內橢圓形包層管按間隔20°環形等間距排列于環形包層管的內側面，組成內橢圓形包層管區域；12個外橢圓形包層管和18個內橢圓形包層管分別以外周相切形式貼合于環形包層管的外側面和內側面，構成負曲率包層結構，且所有外橢圓形包層管和內橢圓形包層管均朝向同一個旋向傾斜；所述纖芯位于內橢圓形包層管區域的內部；所述聚合物包覆層作為光纖的外包層，包覆在外橢圓形包層管區域外側；太赫茲波從纖芯輸入，經過負曲率包層結構的相互作用產生折射率差，從而在環形包層管中產生多個波導通道，將太赫茲波有效束縛在環形包層管內，實現在軌道角動量模式下的傳輸功能。

上述技術方案可采用如下優選方式：

作為優選，所述的外橢圓形包層管長軸為1.542mm，短軸為0.8mm，壁厚為0.1mm。

作為優選，所述的內橢圓形包層管長軸為0.306mm，短軸為0.2mm，長軸方向壁厚為0.053mm，短軸方向壁厚為0.047mm。

作為優選，所述的環形包層管內直徑為2.214～2.3mm，外直徑為2.916～3.002mm。

作為優選，所述的纖芯直徑為1.602～1.702mm。

作為優選，所述的聚合物包覆層、外橢圓包層管、環形包層管和內橢圓包層管所使用的材料均為同一種聚合物材料。

進一步的，所述的聚合物材料為有機硅樹脂。

進一步的，所述的聚合物材料折射率為1.72。

相對于現有技術而言，本發明的有益效果如下：