[实用新型]一种新型的多级渐变纤芯级联的宽带模式转换器

说明书

本实用新型一种新型的多级渐变纤芯级联的宽带模式转换器，在115纳米带宽上，具体实现模式复用通信技术中基阶模式（LP₀₁）向高阶模式（LP_0m）的转换，属于光通信领域。本实用新型包括：纤芯包层（1），第一级渐变纤芯（2、3），第二级渐变纤芯（4）和第三级渐变纤芯（5、6）。其中，第一级渐变纤芯（2、3），第二级渐变纤芯（4）和第三级渐变纤芯（5、6）共中心轴线依次级联。本实用新型是应用于光通信领域的模式复用技术，具体实现宽带模式转换器，能实现基阶模式（LP₀₁）到高阶模式（LP_0m）的高效转换。同样的，在相同的带宽上，也能实现高阶模式（LP_0m）向基阶模式（LP₀₁）转换。

技术领域

本发明涉及一种新型的多级渐变纤芯级联的宽带模式转换器，适用于1.485-1.6微米的工作波长范围上，共115纳米带宽，属于光纤模式复用通信技术领域。

背景技术

光纤模式复用技术（MDM）是实现光纤多输入多输出（MIMO）通信的主要方法，是增加光纤链路传输容量的最直接有效的方法。

光纤模式复用通信系统通过使用少模光纤（FMF）中不同的传输模式进行信号的传输，每一个传输模式作为一个独立的信道，单独携带一路传输信号。在使用模式复用通信技术时，需要把发送端的基阶模式（LP01）转换成高阶模式（LP0m），并将它们复用在少模光纤中进行传输；同理，也需要把接收端的携带信息的高阶模式（LP0m）转换成基阶模式（LP01），再进行信号处理。

到目前为止，应用于模式复用技术中的模式转换器主要有以下几种类型：几何光学模式转换器，基于平面光波导的模式复用/解复用器，长周期光纤光栅型模式转换器，基于光子晶体光纤的模式转换器，双芯光纤的耦合器。这些研究要么尺寸过大，不利于系统集成；要么加工过程需要精密控制，难以实现；或者是带宽较窄，损耗大。

本发明设计的宽带模式转换器，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

发明内容

本发明针对现有的主流的模式转换技术的缺点，提出把基阶模式（LP₀₁）转换为高阶模式（LP_0m）的宽带模式转换器。本发明提出的宽带模式转换器，可以应用于1.485-1.6微米的工作波长范围上，共115纳米带宽；且结构简单，易于加工；尺寸很小，利于系统集成。同样的，该模式转换器具有可逆性，在相同的工作带宽上，也能实现将高阶模式（LP_0m） 向基阶模式（LP₀₁）转换。

本发明通过级联共中心轴线的多级渐变纤芯，实现基阶模式（LP₀₁）转换为高阶模式（LP_0m）的宽带模式转换器。

本发明一种新型的多级渐变纤芯级联的宽带模式转换器，包括：纤芯包层（1）、第一级渐变纤芯（2、3）、第二级渐变纤芯（4）和第三级渐变纤芯（5、6），其中：

a. 纤芯包层（1）均匀覆盖每一级渐变纤芯, 半径为R₅，长度为L₁+L₂+L₃+L₄+L₅（AF段）；

b. 第一级渐变纤芯（2、3）左端作为模式转换器输入端，包括渐变部分（2）和柱形部分（3），渐变部分（2）半径从R₁（A点）以指数函数渐变增长到半径R₂（B点），函数形式为，其中为渐变部分（2）的半径，以AF方向为轴向，，和分别为A点和B点处的值， 为当前值，渐变部分（3）长度为L₁（AB段），柱形部分（4）的半径为R₂，长度为L₂（BC段）；