[发明专利]一种全光纤模式转换装置及方法和检测装置

说明书

本发明公开一种全光纤模式转换装置及方法和检测装置，本转换装置包括第一偏振控制器、模式转换器、第二偏振控制器；所述第一偏振控制器的输出端与所述模式转换器的输入端通过光纤连接，所述模式转换器的输出端通过光纤连接所述第二偏振控制器的输入端，所述第一偏振控制器用于将光束调整为圆偏光或者线偏光，所述模式转换器利用由二氧化碳激光在少模光纤上刻写的长周期光纤光栅实现模式转换，所述第二偏振控制器用于调节矢量HE奇偶模或EH奇偶模之间的相位差，从而产生轨道角动量模式。采用本发明的装置及方法，可实现宽带宽、高纯度模式、高转换效率的模式转换，在模分复用光纤通信系统中具有广阔的应用价值。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种全光纤模式转换装置及方法和检测装置。

背景技术

模分复用通信系统中，需要实现模式转换的器件，现有模式转换装置大概包括：自由空间光学元件模式转换器，由于这类模式转换器是自由空间装置，因此比较复杂，而且插入损耗大；平面光波导模式转换器，在全光纤通信系统中存在模式输出耦合损耗问题，而且价格较贵；全光纤模式转换器较前两种模式转换器而言，更适合在光纤通信系统中使用。

目前基于全光纤的模式选择耦合器能将LP₀₁模转换到高阶LP模，并可产生一阶OAM(轨道角动量，Orbital Angular Momentum,OAM)模式，但转换效率低于80％。因此，现有技术中的光纤模式转换装置在一定程度上存在转换效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种全光纤模式转换装置及方法和检测装置，可产生高阶OAM模式，实现不低于99％的高效率模式转换，以解决现有技术中光纤模式转换装置存在转换效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种全光纤模式转换装置，包括第一偏振控制器、模式转换器、第二偏振控制器；所述第一偏振控制器的输出端与所述模式转换器的输入端通过光纤连接，所述模式转换器的输出端通过光纤连接所述第二偏振控制器的输入端，所述第一偏振控制器用于将光束调整为圆偏光或者线偏光，所述模式转换器利用由二氧化碳激光在少模光纤上刻写的长周期光纤光栅(Long-Period Fiber Grating,LPFG)实现模式转换，所述第二偏振控制器用于调节矢量HE奇偶模或EH奇偶模之间的相位差，从而产生轨道角动量模式。

可选的，所述第一偏振控制器为单模光纤偏振控制器。

优选的，所述第二偏振控制器为少模光纤偏振控制器。

优选的，所述装置还包括：滤模器，所述滤模器的输入端通过光纤连接所述第一偏振控制器，所述滤模器的输出端通过光纤连接所述模式转换器，所述滤模器用于滤除所述光束中的高阶纤芯模。

优选的，所述模式转换器为直接型模式转换器，所述直接型模式转换器为利用二氧化碳激光在少模光纤上刻写的单个长周期光纤光栅，实现将LP₀₁模转换成高阶LP₁₁模、LP₂₁模、LP₀₂模或更高阶纤芯LP模的模式转换的模式转换器。

可选的，所述模式转换器为级联型模式转换器，所述级联型模式转换器为利用二氧化碳激光在光纤上刻写的级联长周期光纤光栅，实现将LP₀₁模与邻近模式LP₁₁模高效耦合，再将LP₁₁模耦合到邻近的高阶模式LP₂₁模，实现高阶模式耦合的模式转换器。

一种全光纤模式转换方法，利用上述装置进行操作，包括下述程序：

所述全光纤模式转换装置包括：第一偏振控制器、模式转换器、第二偏振控制器；所述第一偏振控制器的输出端与所述模式转换器的输入端通过光纤连接，所述模式转换器的输出端通过光纤连接所述第二偏振控制器的输入端，所述模式转换器利用二氧化碳激光在光纤上刻写的长周期光纤光栅实现模式转换；