一种单模和多模光纤模式耦合的方法和功能器件技术

本发明专利技术公开了一种单模和多模光纤模式耦合的方法和功能器件，该方法通过分析多模光纤中所需要耦合模式的有效折射率，选用与之匹配的包层负掺杂单模光纤，进行预拉锥后与多模光纤进行熔融拉锥定向耦合，再与标准单模光纤进行熔接而成。该功能器件包括输入端标准单模光纤，标准单模光纤与包层负掺杂单模光纤熔接焊点，包层负掺杂单模光纤，预拉锥处理的包层负掺杂单模光纤与多模光纤的熔融拉锥耦合区域，输出端多模光纤。本发明专利技术可以实现单模光纤基模向多模光纤特定高阶模式高纯度和低损耗的耦合，并可以通过级联拓展为多种模分、波分复用器，同时兼容现有商用的标准单模光纤与多模光纤，可以有效推广高阶模式在高速大容量光纤通信系统中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种单模和多模光纤模式耦合的方法和功能器件
本专利技术属于光纤通信和导波光学领域，更具体地，涉及一种单模和多模光纤模式耦合的方法和功能器件。
技术介绍
近年来，随着互联网、5G、VR、云计算和大数据等技术的高速发展，人类对光通信容量的需求也成指数级的增长。不难预见，当光纤通信容量的增长逐渐到达香农极限而无法满足当今社会人们对通信速度、容量、带宽等越来越高的需求之时，新一轮的容量危机将成为光通信亟待解决的关键问题。目前光通信技术的发展基本都是围绕光波的维度资源展开，包括人们所熟知的幅度、相位、频率/波长、时间、偏振维度。然而随着光通信技术的发展，这些熟知的光波维度资源被开发殆尽，为进一步提高光纤通信系统的容量，利用光波的横向空间维度来解决新一轮的容量危机吸引了广泛的关注。空分复用(SDM：spatialdivisionmultiplexing)技术就是充分利用光波空间维度的技术，通过增加空间中并行的信道数来提高通信容量。空分复用技术可以分为两类，一种是利用空间中多个平行的信道加载信息进行复用，典型的如多芯光纤(MCF：multi-core本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单模和多模光纤模式耦合的方法，其特征在于，通过分析多模光纤中所需要耦合模式的有效折射率，选用与之匹配的包层负掺杂单模光纤，将包层负掺杂单模光纤进行预拉锥，随后将预拉锥处理后的包层负掺杂单模光纤与多模光纤进行模式定向耦合，再将包层负掺杂单模光纤与标准单模光纤进行熔接，进而实现标准单模光纤与多模光纤的模式耦合，输入是标准单模光纤，输出是多模光纤。/n

【技术特征摘要】
1.一种单模和多模光纤模式耦合的方法，其特征在于，通过分析多模光纤中所需要耦合模式的有效折射率，选用与之匹配的包层负掺杂单模光纤，将包层负掺杂单模光纤进行预拉锥，随后将预拉锥处理后的包层负掺杂单模光纤与多模光纤进行模式定向耦合，再将包层负掺杂单模光纤与标准单模光纤进行熔接，进而实现标准单模光纤与多模光纤的模式耦合，输入是标准单模光纤，输出是多模光纤。


2.如权利要求1所述的一种单模和多模光纤模式耦合的方法，其特征在于，包层负掺杂单模光纤是指其包层的折射率低于标准单模光纤包层折射率。


3.如权利要求1所述的一种单模和多模光纤模式耦合的方法，其特征在于，所述模式定向耦合的方法是熔融拉锥法：首先将包层负掺杂单模光纤和多模光纤的涂覆层剥除，随后将两根光纤扭在一起在火焰下进行加热，同时在光纤融化的过程中缓慢拉伸光纤使其充分的发生耦合。


4.如权利要求1所述的一种单模和多模光纤模式耦合的方法，其特征在于，所述包层负掺杂单模光纤与多模光纤进行模式定向耦合的模式为线偏振模LP模式或者轨道角动量OAM模式。


5.如权利要求4所述的一种单模和多模光纤模式耦合的方法，其特征在于，所述模式定向耦合是双向的：实现单模光纤高斯光输入、多模光纤高阶模式输出或者多模光纤高阶模式输入、单模光纤高斯光输出。


6.一种单模和多模光纤模式耦合的功能器件，其特征在于，包括：标准单模光纤，光纤焊点，包层负掺杂单模光纤，第一熔融拉锥耦合区域，多模光纤；所述标准单模光纤作为输入端口；所述光纤焊点作为标准单模光纤与包层负掺杂单模光纤熔接的焊点；所述第一熔融拉锥耦合区域为预拉锥后的包层负掺杂单模光纤与多模光纤在熔融拉锥条件下形成的耦合区域，该耦合区域在满足相位匹配条件的情况下用于将能量从单模光纤中的基模转换到多模光纤中特定高阶模中；所述多模光纤作为输出端口，耦合出高阶模式。


7.如权利要求6所述的单模和多模光纤模式耦合的功能器件，其特征在于，所述单模和多模光纤模式耦合的功能器件还包括：设置在第一熔融拉锥耦合区域和多模光纤之间的第二熔融拉锥耦合区域，该耦合区域与第一熔融拉锥耦合区域功能不同，是包层负掺杂单模光纤在不同预拉锥尺寸下与多模光纤进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，周围，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42