模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质技术

本发明专利技术实施例提供了一种模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质，应用于光网络技术领域，所述方法包括：获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。本发明专利技术可以将不同偏振方向的LP01模式转换为不同模式方向的LP11模式，并且能高速控制模式的方向。

【技术实现步骤摘要】
模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质
本专利技术涉及光网络
，特别是涉及一种模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质。
技术介绍
在光网络技术中，为了跟上不断增长的数据流量，研究人员探索并试图优化时间、波长和偏振的复用。近年来，SDM(SpaceDivisionMultiplexing，空分复用)被提出，并且SDM被认为是提高光网络数据容量的新途径，SDM包括多芯光纤的空分复用和少模光纤的模分复用。对于未来高度灵活的混合光网络，所有的维度(偏振复用、波长复用、时间复用和模式复用等)都可望在同一个网络中共存，它们之间需要无缝转换，以实现大容量传输和高粒度信道控制。WDM(WavelengthDivisionMultiplexing，波分复用)和OTDM(OpticalTimeDivisionMultiplexing，光时分复用)之间，以及SDM和WDM之间的转换已经被提出。目前，在硅基波导器件上已经提出PDM(PolarizationDivisionMultiplexing，偏振复用)到MDM(ModelDivisionMultiplexing，模式复用)的应用，但是在光纤中没有实现PDM到MDM的转换。对于硅基的偏振控制模式，系统自身的插入损耗至少为6dB，并且硅基中的模式和光纤中的模式形状不一样，将进一步加大插入损耗。另外，该系统只能将两个线偏振的基模分别转换为基模群和一阶模式群，只能达到模式群的复用，不能达到偏振控制同一模式群简并模式的复用，即不能将不同线偏振方向的LP01模式转换为模式方向不同的LP11模式。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质，以在光纤中实现PDM到MDM的转换，并通过偏振控制同一模式群简并模式的复用。具体技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种模式转换方法，所述方法包括：获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将所述不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。可选的，所述通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。可选的，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差的方式，包括：将少模光纤缠绕在偏振控制器的桨上，产生四个一阶模式基底，通过改变所述少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差；其中，偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差为L＝2πRN，N是少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应的两个基底之间的有效折射率差，R为所述偏振控制器的桨的弯曲半径。可选的，所述通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：若所述偏振模式控制器中桨平面从水平方向旋转角度α，则所述偏振模式控制器中基底的模式方向和偏振方向分别旋转α度；若所述少模光纤的基底LP11AX的模式方向和偏振方向均为水平方向，所述少模光纤的基底LP11BX的模式方向和偏振方向分别为竖直方向和水平方向，所述少模光纤的基底LP11AY的模式方向和偏振方向分别为水平方向和竖直方向，所述少模光纤的基底LP11BY的模式方向和偏振方向均为竖直方向，将所述少模光纤的基底LP11AX、LP11BX、LP11AY和LP11BY旋转至所述偏振模式控制器的基底lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by的转换矩阵R(α)表示为：若所述模式方向相同偏振方向不同的模式在所述偏振模式控制器中产生的相位延时矩阵表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差；lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为所述偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，lp11bx的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的法线方向和切线方向平行，lp11ay的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的切线方向和法线方向平行，lp11by的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的切线方向平行；当所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式通过所述偏振模式控制器后，所述偏振模式控制器的基底至所述少模光纤的基底的逆转换矩阵若少模光纤中的一阶模式为四个正交模式的组合，则光纤中的任一一阶模式E＝EAX|LP11AX＞+EBX|LP11BX＞+EAY|LP11AY>+EBY|LP11BY＞，EAX为LP11AX模式的振幅，EBX为LP11BX模式的振幅，EAY为LP11AY模式的振幅，EBY为LP11BY模式的振幅；F(r)是一阶贝塞尔函数的解，r和是径向和角向坐标，和为偏振的方向，分别和水平和竖直方向对齐；通过琼斯矩阵将所述少模光纤中的模式表示为则所述偏振模式控制器输出的模式Eoutput＝R'×T×R×E。可选的，若输入模式E的模式方向是水平的且偏振是线性的，且偏振角和x轴夹角为θ，则若α＝45°，则可选的，所述通过起偏器分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式，包括：若第一偏振方向为y方向，第二偏振方向为x方向，不同的一阶模式在x偏振方向的模式强度为其中，模式的旋转角度和输入线偏振角度是线性关系，且两者相差可选的，所述不同偏振方向的基模是通过电动偏振控制器对从激光光源获取的光设定不同的偏振方向得到的。本专利技术实施例提供了一种模式转换器，所述模式转换器包括：选模耦合器，用于获取不同偏振方向的基模，将所述不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；偏振模式控制器，用于将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；起偏器，用于分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。可选的，所述偏振模式控制器具体用于，通过改变所述偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。可选的，所述偏振模式控制器包括：少模光纤，用于缠绕偏振控制器的桨，产生四个一阶模式基底，通过改变所述少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差；其中，偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差为L＝2πRN，N是少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模式转换方法，其特征在于，所述方法包括：获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将所述不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。

【技术特征摘要】
1.一种模式转换方法，其特征在于，所述方法包括：获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将所述不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。2.根据权利要求1所述的模式转换方法，其特征在于，所述通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。3.根据权利要求2所述的模式转换方法，其特征在于，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差的方式，包括：将少模光纤缠绕在偏振控制器的桨上，产生四个一阶模式基底，通过改变所述少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差；其中，偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差为L＝2πRN，N是少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应的两个基底之间的有效折射率差，R为所述偏振控制器的桨的弯曲半径。4.根据权利要求3所述的模式转换方法，其特征在于，所述通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：若所述偏振模式控制器中桨平面从水平方向旋转角度α，则所述偏振模式控制器中基底的模式方向和偏振方向分别旋转α度；若所述少模光纤的基底LP11AX的模式方向和偏振方向均为水平方向，所述少模光纤的基底LP11BX的模式方向和偏振方向分别为竖直方向和水平方向，所述少模光纤的基底LP11AY的模式方向和偏振方向分别为水平方向和竖直方向，所述少模光纤的基底LP11BY的模式方向和偏振方向均为竖直方向，将所述少模光纤的基底LP11AX、LP11BX、LP11AY和LP11BY旋转至所述偏振模式控制器的基底lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by的转换矩阵R(α)表示为：若所述模式方向相同偏振方向不同的模式在所述偏振模式控制器中产生的相位延时矩阵表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差；lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为所述偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，l...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，冯立鹏，李蔚，伍剑，邱吉芳，郭宏翔，洪小斌，左勇，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11