為了實(shí)現(xiàn)模分復(fù)用系統(tǒng)中的模式轉(zhuǎn)換,提出了基于環(huán)形光纖的傾斜長(zhǎng)周期光纖光柵的矢量模式轉(zhuǎn)換方法。利用有限差分法和耦合模理論,研究了折射率調(diào)制的傾斜角度、幅度函數(shù)、光柵長(zhǎng)度及耦合系數(shù)對(duì)模式耦合的影響。結(jié)果表明,在相位匹配條件下,該光柵可在不同波長(zhǎng)處實(shí)現(xiàn)基模到特定高階矢量模式的轉(zhuǎn)換,且波長(zhǎng)間隔大于150 nm。傾斜角度在模式耦合中起著關(guān)鍵作用,在傾斜角度約為84°時(shí)轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到最大。與現(xiàn)有模式轉(zhuǎn)換方法相比,這種模式轉(zhuǎn)換器模式間隔較大,模式間串?dāng)_低、轉(zhuǎn)換效率高,在軌道角動(dòng)量復(fù)用和矢量模式復(fù)用中有潛在應(yīng)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)激光. 2020,47(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

基于環(huán)形光纖的TLPFG。

利用有限差分法[22]可解得上述環(huán)形光纖中矢量模式HE11、TM01、TE01、HE21的有效折射率隨波長(zhǎng)的變化,如圖2所示。計(jì)算得相鄰矢量模式之間的有效折射率差值均大于10-4,因此高階矢量模式(TM01,TE01,HE21)可發(fā)生簡(jiǎn)并分離,在此光纖中TM01、TE01、HE21能穩(wěn)定傳輸。圖2右側(cè)表示基模HE11向高階矢量模式(TM01、TE01、HE21)轉(zhuǎn)換時(shí)諧振波長(zhǎng)與光柵周期的關(guān)系,可看出,隨著光柵周期的增大,諧振波長(zhǎng)均向短波長(zhǎng)方向飄移。在相同的光柵周期下,不同模式的諧振波長(zhǎng)間隔較大,這有利于在不同波長(zhǎng)處獲取特定的矢量模式。3.2 光柵的模式轉(zhuǎn)換特性

以HE11作為激勵(lì)輸入模式,折射率調(diào)制的傾斜角度θ=83°,σ(z)=0,光柵長(zhǎng)度L=8 cm,幅度函數(shù)χ(z)=8×10-5,光柵周期Λ=1600 μm,傾斜環(huán)形LPFG各矢量模式的透射譜如圖3所示。由于旁瓣會(huì)對(duì)透射主峰產(chǎn)生干擾,本文選擇高斯切趾技術(shù)[23]消除旁瓣,半峰全寬是L/8。λ1n=[n eff (1) -n eff (n) ]·Λ是通過(guò)相位匹配條件計(jì)算的高階矢量模式的諧振波長(zhǎng),此時(shí)HE21在1542 nm處可獲得最強(qiáng)耦合,設(shè)g(λ)=λ,從λ1n和g(λ)的交點(diǎn)處可看出透射譜的諧振波長(zhǎng)與理論值相同。在相位匹配條件下,TE01、TM01、HE21模式的透射峰位置沒(méi)有重疊,透射峰值對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的間隔大于150 nm,模式帶寬為50 nm。這種傾斜環(huán)形LPFG可以在不同波長(zhǎng)處激發(fā)出特定的高階矢量模式,且模式串?dāng)_較低。以上4種矢量模式可分為p偏振模(HE11-p,TM01和HE21-p)和s偏振模(HE11-s,TE01和HE21-s),其中HE11和HE21都有兩個(gè)正交偏振模式,并且兩個(gè)偏振模式的透射譜重疊。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于少模長(zhǎng)周期光纖疊柵的模式轉(zhuǎn)換器[J]. 薛艷茹,田朋飛,金娃,趙能,靳云,畢衛(wèi)紅.  物理學(xué)報(bào). 2019(05)
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本文編號(hào)：3586760