一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法技术

一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法。首先，通过仿真软件得出待测光纤在相关波长处能够支持的模式组分；随后，基于干涉理论，提炼出反映简并模式复强度的可测的特征参量；其次，通过建立这些特征参量和简并模式复强度的方程组，使得能够从物理图像中通过算法处理得到各简并模式的复强度，并设计相关算法去实现这一思路。在实验层面，搭建一套检测光纤出射模场的光学装置，并用空间图像探测器记录模斑；由空间图像探测器探测到的图像上，应用上述提到的模式恢复算法，即可得出相应的各阶次简并模式的复强度。本发明专利技术能够计算恢复简并模式的复振幅，与传统的只能得到模组强度的方法相比起来更加精确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法
本专利技术涉及一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法，属于空分复用光纤通信系统和集成光学领域。
技术介绍
空间模式是光纤中能够稳定存在的特定空间光场分布，被分为不同的角向阶次和径向阶次。每一种不同阶次的空间模式相互正交，可被视为一个独立的传输信道以增加复用维度，从而可进一步提升光通信传输的容量。若要使得某一模式成为一个独立的信道，在输出端应实现对该信道中传输信号的复原和检测。在空分复用系统中，国内外研究人员针对不同阶次空间模式提出了各种各样的光场检测手段，并基于此设计了多种复用及解复用系统。目前，针对不同阶次空间模式的检测技术已趋于成熟。在每一阶次的空间模式下，又可再细分为二或四个正交的简并模式，它们同样有潜力作为新的复用信道。然而，这几组简并模式有着十分微小的传播常数差(10-6)，因此它们在光纤中一般以相干叠加的形式同时出现，较难对其进行独立检测。到目前为止，对简并模式的分离和检测仍存在着不小的挑战。少模光纤中的不同空间模式具有不同的传输特征和模场特征，通常被具象为模式的传播常数和横向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法，其特征是包括如下步骤：/n第1步、利用数值计算或解析解的方法计算待测少模光纤的所有空间本征模式的模场分布及传播常数，空间本征模式也被称为简并模式；/n第2步、将待测少模光纤中的空间模场分解为光纤中能支持的各阶次简并模式以任意复振幅的相干叠加，提炼出在真实物理图像中能够反映简并模式复强度的特征参量；/n第3步、理论推导出待测少模光纤的空间模式复振幅与特征参量之间的纽带方程组，设计求解该纽带方程组进而得到各简并模式复强度的优化算法，得到各简并模式的复强度；/n第4步、实验搭建一套检测光纤出射模场的用以放大成像的光学装置，将光纤出射模场等比例放大投影到...

【技术特征摘要】
1.一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法，其特征是包括如下步骤：
第1步、利用数值计算或解析解的方法计算待测少模光纤的所有空间本征模式的模场分布及传播常数，空间本征模式也被称为简并模式；
第2步、将待测少模光纤中的空间模场分解为光纤中能支持的各阶次简并模式以任意复振幅的相干叠加，提炼出在真实物理图像中能够反映简并模式复强度的特征参量；
第3步、理论推导出待测少模光纤的空间模式复振幅与特征参量之间的纽带方程组，设计求解该纽带方程组进而得到各简并模式复强度的优化算法，得到各简并模式的复强度；
第4步、实验搭建一套检测光纤出射模场的用以放大成像的光学装置，将光纤出射模场等比例放大投影到与空间图像探测器相符的大小，并用空间图像探测器记录模斑；
第5步、从测得的模斑图像中，提取出相应的特征参量，代入第3步的求解纽带方程组的优化算法中，得到各阶次简并模式的复强度，并基于此复强度结果仿真计算得出相应的恢复模斑。


2.根据权利要求1所述的一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法，其特征是：所述少模光纤，既包括常见的阶跃型折射率光纤，环芯光纤，又包括任意有着轴对称折射率特征的、在传输方向上无几何特征变化、能传导电磁波的任何一种少模光纤，对光纤所用材料也不包含任何限制。


3.根据权利要求1所述的一种基于干涉理论的少模光纤空间模场检测方法，其特征是：所述空间本征模式，应当是...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳格，毛百威，郭慧毅，张红伟，王志，刘波，张昊，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12