[發明專利]一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖

有效

• 申請號: 202110412997.1
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113156574B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 王健;張曦
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G02B6/036
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏倩;李智

1.一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，包括：環形纖芯區域、摻鉺區域、中心區域和包層；所述環形纖芯區域為多層環形纖芯結構；所述包層、環形纖芯區域、中心區域依次從外到內分布，所述摻鉺區域包括所述環形纖芯區域的內側和外側組成的雙層環形摻鉺區域；所述軌道角動量摻鉺光纖的光纖結構參數通過機器學習實現多參數優化，以獲得特定目標的模式性能參數；所述光纖結構參數包括：環形纖芯區域的環形纖芯層數，最內層環形纖芯的內徑，每層環形纖芯的寬度，每層環形纖芯的折射率分布，內側環形摻鉺區域的摻鉺濃度、內徑和寬度，外側環形摻鉺區域的摻鉺濃度、外徑和寬度；所述模式性能參數包括：模群間串擾、模式增益、差分模式增益、噪聲系數、帶寬；

所述環形纖芯區域的環形纖芯層數不小于2層；所述內側環形摻鉺區域的寬度不小于1μm，所述外側環形摻鉺區域的寬度不小于1?μm。

2.根據權利要求1所述的一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，所述環形纖芯區域最內層環形纖芯的內徑為2?μm~30?μm，所述環形纖芯區域的每層環形纖芯的寬度均不小于1?μm。

3.根據權利要求1所述的一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，所述中心區域和包層的折射率低于所述環形纖芯區域的折射率，所述環形纖芯區域多層環形纖芯與包層的相對折射率差均不大于2%，所述環形纖芯區域多層環形纖芯與中心區域的相對折射率差均不大于2%。

4.根據權利要求1所述的一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，所述內側環形摻鉺區域的內徑位于環形纖芯區域最內層環形纖芯的內徑以內的位置，所述外側環形摻鉺區域的外徑位于環形纖芯區域最外層環形纖芯的外徑以外的位置，所述內側環形摻鉺區域的摻鉺濃度不大于，所述外側環形摻鉺區域的摻鉺濃度不大于，所述外側環形摻鉺區域的摻鉺濃度大于所述內側環形摻鉺區域的摻鉺濃度。

5.根據權利要求1所述的一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，所述軌道角動量摻鉺光纖支持多通道徑向一階軌道角動量模式且分為不同模群，模群間的有效折射率差均不小于。

6.根據權利要求5所述的一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，所述軌道角動量摻鉺光纖模群間串擾不大于-20?dB，模式增益不小于15?dB，模式差分增益不大于1.5?dB，噪聲系數不大于10?dB，工作波長范圍為C波段、L波段或者C+L波段。

7.根據權利要求1所述的一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，所述軌道角動量摻鉺光纖的泵浦方式采用纖芯泵浦或者包層泵浦；采用纖芯泵浦時，泵浦波長下所述軌道角動量摻鉺光纖支持的所有模式及其組合均作為泵浦光；采用包層泵浦時，泵浦光為包層泄露模式；所述泵浦光的波長為980?nm或者1480?nm。

8.一種多參數優化的軌道角動量摻鉺光纖，其特征在于，包括：多個環形纖芯區域、摻鉺區域、中心區域和包層；所述軌道角動量摻鉺光纖為多芯軌道角動量摻鉺光纖，其包含多個纖芯，對應多個環形纖芯區域，所述環形纖芯區域為多層環形纖芯結構；所述包層、多個環形纖芯區域、中心區域依次從外到內分布，所述摻鉺區域包括所述多個環形纖芯區域的內側和外側組成的雙層環形摻鉺區域；所述軌道角動量摻鉺光纖的光纖結構參數通過機器學習實現多參數優化，以獲得特定目標的模式性能參數；所述多芯軌道角動量摻鉺光纖的光纖結構參數包括：纖芯數目、纖芯排布、纖芯與纖芯之間的間距，每個纖芯又包括所述的環形纖芯區域和摻鉺區域；所述多芯軌道角動量摻鉺光纖的模式性能參數包括：纖芯與纖芯間的模式串擾、每個纖芯中的模群間串擾、模式增益、差分模式增益、噪聲系數、帶寬；

所述每個環形纖芯區域的層數不小于2層；所述每個雙層環形摻鉺區域的內側環形摻鉺區域的內徑位于每個環形纖芯區域最內層環形纖芯的內徑以內的位置，所述每個雙層環形摻鉺區域的外側環形摻鉺區域的外徑位于每個環形纖芯區域最外層環形纖芯的外徑以外的位置；所述每個內側環形摻鉺區域的寬度均不小于1?μm，所述每個外側環形摻鉺區域的寬度均不小于1?μm。