[发明专利]超平坦谐振长周期光栅的制备方法及宽带模式转换系统

权利要求书

1.超平坦谐振长周期光栅的制备方法，其特征在于，包括：

S1、基于选定的两模光纤(3)的参数，通过物理场模拟仿真计算所述两模光纤(3)在C+L波段内LP₀₁模式和LP₁₁模式有效折射率与谐振波长的对应关系；

S2、基于所述两模光纤(3)在C+L波段内LP₀₁模式和LP₁₁模式有效折射率与谐振波长的对应关系以及长周期光栅的相位匹配关系，得到光栅临界周期；

S3、基于所选定的两模光纤(3)的临界周期，通过预设制备装置在所述两模光纤(3)上制备超平坦谐振长周期光栅(10)；其中，所述制备装置包括：超连续光源(1)、第一单模光纤(2)、模式剥离器(4)、第二单模光纤(9)、光纤光谱仪(5)、两个马达运动系统(6)、激光系统(7)、程序控制系(8)。

2.根据权利要求1所述的超平坦谐振长周期光栅的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述两模光纤(3)的参数包括纤芯折射率、纤芯半径、包层折射率、包层半径；所述两模光纤(3)在C+L波段内支持LP₀₁模式和LP₁₁模式的传输；所述两模光纤(3)从LP₀₁模式到LP₁₁模式转换所需的光栅周期随谐振波长的变化为非单调的上凹抛物线。

3.根据权利要求1所述的超平坦谐振长周期光栅的制备方法，其特征在于，所述S2中，光栅临界周期的获取方法包括：

长周期光栅的相位匹配关系如下式所示：

Λ＝λ_res/n₀₁-n₁₁

式中，Λ表示光栅周期，λ_res为谐振波长，n₀₁和n₁₁分别为LP₀₁模式和LP₁₁模式的有效折射率；

基于长周期光栅的相位匹配关系得到光栅周期与谐振波长的相位匹配曲线，所述相位匹配曲线为上凹抛物线，所述相位匹配曲线底部的拐点对应的光栅周期为光栅临界周期。

4.根据权利要求1所述的超平坦谐振长周期光栅的制备方法，其特征在于，所述S3中，具体包括如下步骤：

S3.1、将所述两模光纤(3)连接于所述制备装置中；具体为：

所述两模光纤(3)通过所述第一单模光纤(2)与所述超连续光源(1)连接；所述两模光纤(3)通过所述第二单模光纤(9)与所述光纤光谱仪(5)连接；所述模式剥离器(4)设于所述两模光纤(3)上，所述两模光纤(3)固定于两个所述马达运动系统(6)中，所述激光系统(7)设于两个所述马达运动系统(6)之间，所述程序控制系统(8)分别与所述激光系统(7)、马达运动系统(6)连接；

S3.2、基于步骤S2得到的光栅临界周期，对所述程序控制系统(8)进行程序设定；

S3.3、基于步骤S3.2中对所述程序控制系统(8)设定的程序，通过所述激光系统(7)对所述两模光纤(3)进行曝光，得到超平坦谐振长周期光栅(10)；其中，所述超平坦谐振长周期光栅(10)制备过程中，所述马达运动系统(6)与所述激光系统(7)分时复用。

5.根据权利要求4所述的超平坦谐振长周期光栅的制备方法，其特征在于，所述步骤S3.1中，所述第一单模光纤(2)与所述两模光纤(3)、所述两模光纤(3)与所述第二单模光纤(9)通过熔接机进行连接；其中，所述熔接机的电极产生的是电弧放电。