[發(fā)明專利]利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用的方法和裝置、結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110371232.8
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113225154B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: 馮磊;高飛;武霖;張杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H04J14/04
• 分類號: H04J14/04;G02B6/28;G02B27/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本申請公開了一種利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用的方法和裝置、結(jié)構(gòu)，屬于光纖通信領域，包括：構(gòu)建超表面結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集S及對應的相位譜數(shù)據(jù)集P和透射譜數(shù)據(jù)集T；對所述S、P和T進行數(shù)據(jù)分析，確定實現(xiàn)多模傳輸?shù)膬蓚€頻率點f1、f2以及對應的激發(fā)的高階光模式，同時從所述S中確定光纖橫截面前第一象限的超表面結(jié)構(gòu)a和第二象限的超表面結(jié)構(gòu)b；根據(jù)所述超表面結(jié)構(gòu)a和超表面結(jié)構(gòu)b，反向設計出第三、四象限的超表面結(jié)構(gòu)c和超表面結(jié)構(gòu)d；將所述超表面結(jié)構(gòu)a、超表面結(jié)構(gòu)b、超表面結(jié)構(gòu)c和超表面結(jié)構(gòu)d加工在光纖的入射端口，即可實現(xiàn)在f1和f2同時激發(fā)不同的光模式，從而實現(xiàn)光纖的模分復用，提高了光纖通信的信道容量。

技術(shù)領域

本申請涉及光纖通信領域，尤其涉及一種利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用的方法和裝置、結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

由于信息量的爆炸式增長以及光通信正迅速接近其當前技術(shù)的極限，如何提高信息的傳輸量，應對現(xiàn)有和新興應用以及寬帶服務，提高傳輸容量，成為了一個亟待解決的問題。在過去的40年中，通過光通信網(wǎng)絡傳輸?shù)男畔⒘棵?年增加大約一個數(shù)量級，而現(xiàn)在，每年的增長量已遠遠超過Zettabyte(1ZB＝2^60B≈1.1805916207174113×10^21B)。

增加信息容量的關(guān)鍵是在四個物理維度上進行光調(diào)制和多路復用：時間，波長，極化和正交(振幅和相位調(diào)制)。但是，由于非線性傳播效應，現(xiàn)有的單模光纖傳輸技術(shù)可達到的數(shù)據(jù)傳輸速率已達到極限，可用容量早已飽和。

在實施本申請的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)由于現(xiàn)在對光纖通信容量增長的需求，而現(xiàn)有的提高光纖傳輸信道容量的方法都有一定的弊端，主要有以下幾個方面：

1)單模光纖在傳輸信息的過程中只能傳輸一種模式，提高信道容量的方式有限。

2)多模光纖現(xiàn)有的實現(xiàn)多模傳輸?shù)姆绞奖容^復雜。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例的目的是提供一種利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用方法，以解決相關(guān)技術(shù)的不足。

根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用的方法，包括以下步驟：

構(gòu)建超表面結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集S及對應的相位譜數(shù)據(jù)集P和透射譜數(shù)據(jù)集T；

對所述數(shù)據(jù)集S、相位譜數(shù)據(jù)集P和透射譜數(shù)據(jù)集T進行數(shù)據(jù)分析，從所述數(shù)據(jù)集S中確定光纖橫截面前第一象限的超表面結(jié)構(gòu)a和第二象限的超表面結(jié)構(gòu)b，確定實現(xiàn)多模傳輸?shù)膬蓚€頻率點f1、f2以及對應的高階光模式；

根據(jù)所述超表面結(jié)構(gòu)a和超表面結(jié)構(gòu)b，反向設計出第三、四象限的超表面結(jié)構(gòu)c和超表面結(jié)構(gòu)d；

將所述超表面結(jié)構(gòu)a、超表面結(jié)構(gòu)b、超表面結(jié)構(gòu)c和超表面結(jié)構(gòu)d加工在光纖的入射端口，即可實現(xiàn)在f1和f2同時激發(fā)不同的光模式下實現(xiàn)光纖的模分復用。

根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用的裝置，包括：

構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建超表面結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集S及對應的相位譜數(shù)據(jù)集P和透射譜數(shù)據(jù)集T；

分析模塊，用于對所述數(shù)據(jù)集S、相位譜數(shù)據(jù)集P和透射譜數(shù)據(jù)集T進行數(shù)據(jù)分析，確定實現(xiàn)多模傳輸?shù)膬蓚€頻率點f1、f2以及對應的激發(fā)的高階光模式，同時從所述數(shù)據(jù)集S中確定光纖橫截面前第一象限的超表面結(jié)構(gòu)a和第二象限的超表面結(jié)構(gòu)b；

設計模塊，用于根據(jù)所述超表面結(jié)構(gòu)a和超表面結(jié)構(gòu)b，反向設計出第三、四象限的超表面結(jié)構(gòu)c和超表面結(jié)構(gòu)d；

加工模塊，用于將所述超表面結(jié)構(gòu)a、超表面結(jié)構(gòu)b、超表面結(jié)構(gòu)c和超表面結(jié)構(gòu)d加工在光纖的入射端口，即可實現(xiàn)在f1和f2同時激發(fā)不同的光模式下實現(xiàn)光纖的模分復用。

根據(jù)本申請實施例的第三方面，提供一種利用超表面實現(xiàn)光纖中的模分復用的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由第一方面所述的方法獲得。