[發明專利]一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統

有效

• 申請號: 202110590057.1
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113346977B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 鄧磊;袁哲;王永晨;程孟凡;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04J14/04
• 分類號: H04J14/04;H04B10/2581;H04B10/25
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 王穎翀

1.一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，其特征在于，包括：四個等距離插入在少模光纖中的模式循環轉換器，使得所述系統每一信道最終輸出的模分復用信號的模式與最初輸入的模分復用信號保持一致；所述模式循環轉換器包括依次連接的輸入多模波導、TE模式轉換器、偏振模式轉換器、TM模式轉換器和輸出多模波導；

所述輸入多模波導用于輸入TE₀、TE₁、TM₀、TM₁四種模式的光信號；

所述TE模式轉換器用于將所述輸入多模波導輸出的四種模式的光信號分別分成強度相等的兩束光波，并對其中一束光波的相位進行調控后，與另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信號分別轉換為TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁模式的光信號保持不變；

所述偏振模式轉換器用于將TE模式轉換器輸出的TE₁、TM₀模式的光信號分別轉換為TM₀、TE₁模式，TE₀、TM₁模式的光信號保持不變；

所述TM模式轉換器用于將偏振模式轉換器輸出的四種模式的光信號分別分成強度相等的兩束光波，并對其中一束光波的相位進行調控后，與另一束光波合束，使得所述TM₀、TM₁模式的光信號分別轉換為TM₁、TM₀模式，TE₀、TE₁模式的光信號保持不變；

所述輸出多模波導用于輸出TM₁、TE₀、TE₁、TM₀四種模式的光信號；

所述TE模式轉換器包括：TE模式Y分支分束器，用于將基模或一階模光波分成強度相等的兩束基模光波；

第一上干涉臂，用于傳輸所述兩束基模光波中的任一束光波；

TE模式相移器，用于傳輸所述兩束基模光波中的另一路光波，并對其相位進行調控；

TE模式Y分支耦合器，用于將所述兩束基模光波合束；

所述TM模式轉換器包括：TM模式Y分支分束器，用于將基模光波或一階模光波分成強度相等的兩束基模光波；

第二上干涉臂，用于傳輸所述兩束基模光波中的任一束光波；

TM模式相移器，用于傳輸所述兩束基模光波中的另一束光波，并對其相位進行調控；

TM模式Y分支耦合器，用于將所述兩束基模光波合束；

所述模式循環轉換器被制造于SOI片上。

2.如權利要求1所述的少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，其特征在于，所述TE模式相移器包括：TE輸入錐形波導，用于將分束所得的基模光波低損耗地耦合至TE相控波導中；

TE相控波導，用于控制TE基模產生π的奇數倍相變或TM基模產生π的偶數倍相變；

TE輸出錐形波導，用于將TE相控波導的輸出耦合至TE模式Y分支耦合器中。

3.如權利要求1所述的少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，其特征在于，所述TM模式相移器包括：

TM輸入錐形波導，用于將分束所得的基模光波低損耗地耦合至TM相控波導中；

TM相控波導，用于控制TM基模產生π的奇數倍相變或TE基模產生π的偶數倍相變；

TM輸出錐形波導，用于將TM相控波導的輸出耦合至TM模式Y分支耦合器中。

4.如權利要求1所述的少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，其特征在于，所述偏振模式轉換器包括：上層絕熱漸變錐形波導，用于傳輸各模式光信號的光場能量；

下層絕熱漸變波導，用于將TE₁、TM₀模式的光信號分別轉換為TM₀、TE₁模式，并使得TE₀、TM₁模式的光信號的模式保持不變。

5.如權利要求1所述的少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，其特征在于，所述偏振模式轉換器和TM模式轉換器之間還連接有錐形模斑轉換器。