[实用新型]一种可生成并放大OAM光束的微结构光纤

说明书

本实用新型提供一种可生成并放大OAM光束的微结构光纤，该微结构光纤包括扭转角度的光纤本体，所述扭转角度的光纤本体内设置有孔道和2个以上稀土掺杂的实心棒。本实用新型在微结构光纤中设置2个以上的稀土掺杂实心棒，实心棒彼此之间的串扰低，进而可抑制实心棒之间的超模串扰。本实用新型还可以在OAM光产生的同时对OAM光进行放大，把传统OAM产生由特定高阶模式叠加变为仅一个特定高阶模式通过扭转就可以变为带有OAM的光束。此外，本实用新型的微结构光纤制备成本低廉，一根光纤可同时用于OAM光的产生和放大。较比现有的只能单独产生OAM光束的超表面、光栅耦合等装置经济性和功能性都要强。

技术领域

本实用新型属于光纤通信与功能器件领域技术领域，具体涉及一种可生成并放大OAM光束的微结构光纤。

背景技术

在过去的三十年当中，单模光纤的数据承载能力增加了四个数量级，主要是因为复用技术使用光的波长、振幅、相位和偏振来编码信息。随着当前光纤系统的容量达到非线性效应的极限时，理论上具有无限高阶复用维度的OAM光通信技术逐渐受到重视，并成为超高速光通信领域用于突破香农极限的研究热点之一。

虽然一些报道中已经实现了OAM信道在特殊光纤中1km的传输试验，但是系统分立的光学衍射器件构成，以及光纤—自由空间和自由空间—光纤的耦合过程势必会引入不必要的插入损耗，并且系统过于复杂庞大，灵活性和稳定性较差，不易调节，更不利于实现集成化。此外超表面作为最近的研究热点，被广泛用于产生OAM光束，后期可能直接与光纤结合，进而与光纤集成。但是超表面的制备要求工艺较高，成本大，目前较难实现商用化。

因此，如何在光纤纤芯中直接产生OAM光束便成为了一个研究难点。同时在长距离传输中OAM的放大同样是一个关键的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要针对现有技术存在的问题，提供一种可生成并放大OAM 光束的微结构光纤，该微结构光纤能在产生多OAM光束的同时对其进行放大。本实用新型的技术方案为：

一种可生成并放大OAM光束的微结构光纤，包括扭转角度的光纤本体，所述扭转角度的光纤本体内设置有孔道和2个以上稀土掺杂的实心棒。

进一步的，所述孔道在所述光纤本体径向上规则排布，并且包围所述稀土掺杂的实心棒。

优选的，所述孔道在所述光纤本体径向上排布成正六边形，所述稀土掺杂的实心棒数量为3，位于所述正六边形中心处，并且呈正三角形排布。

可选的，所述孔道的直径为3.6μm，相邻孔道之间的间距为8.2μm。

可选的，所述实心棒的直径为3.6μm，相邻实心棒之间的间距为8.2μm。

优选的，所述光纤本体扭转角度为360°/cm。

进一步的，所述光纤本体材质为二氧化硅。

优选的，所述实心棒材质为掺镱的硅基材料。

上述微结构光纤的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将实心毛细管和空心毛细管按照实心毛细管包覆空心毛细管的方式排列固定形成预制棒；

步骤2，通过高温烧结法制备稀土掺杂的实心棒；

步骤3，将稀土掺杂实心棒填充到预制棒中；

步骤4，将填充实心棒后的预制棒进行角度扭转。

进一步的，所述步骤2中高温烧结法制备相应的稀土掺杂棒的过程包括：将稀土材料粉末和石英基粉末混合均匀后于2000℃以上烧结，烧结完成后打磨。

采用上述微结构光纤生成并放大OAM光束的方法，包括以下步骤：