[发明专利]一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统

权利要求书

1.一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，包括：四个等距离插入在少模光纤中的模式循环转换器，使得所述系统每一信道最终输出的模分复用信号的模式与最初输入的模分复用信号保持一致；所述模式循环转换器包括依次连接的输入多模波导、TE模式转换器、偏振模式转换器、TM模式转换器和输出多模波导；

所述输入多模波导用于输入TE₀、TE₁、TM₀、TM₁四种模式的光信号；

所述TE模式转换器用于将所述输入多模波导输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信号分别转换为TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述偏振模式转换器用于将TE模式转换器输出的TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，TE₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述TM模式转换器用于将偏振模式转换器输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得所述TM₀、TM₁模式的光信号分别转换为TM₁、TM₀模式，TE₀、TE₁模式的光信号保持不变；

所述输出多模波导用于输出TM₁、TE₀、TE₁、TM₀四种模式的光信号；

所述TE模式转换器包括：TE模式Y分支分束器，用于将基模或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第一上干涉臂，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TE模式相移器，用于传输所述两束基模光波中的另一路光波，并对其相位进行调控；

TE模式Y分支耦合器，用于将所述两束基模光波合束；

所述TM模式转换器包括：TM模式Y分支分束器，用于将基模光波或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第二上干涉臂，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TM模式相移器，用于传输所述两束基模光波中的另一束光波，并对其相位进行调控；

TM模式Y分支耦合器，用于将所述两束基模光波合束；

所述模式循环转换器被制造于SOI片上。

2.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述TE模式相移器包括：TE输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TE相控波导中；

TE相控波导，用于控制TE基模产生π的奇数倍相变或TM基模产生π的偶数倍相变；

TE输出锥形波导，用于将TE相控波导的输出耦合至TE模式Y分支耦合器中。

3.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述TM模式相移器包括：

TM输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TM相控波导中；

TM相控波导，用于控制TM基模产生π的奇数倍相变或TE基模产生π的偶数倍相变；

TM输出锥形波导，用于将TM相控波导的输出耦合至TM模式Y分支耦合器中。

4.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述偏振模式转换器包括：上层绝热渐变锥形波导，用于传输各模式光信号的光场能量；

下层绝热渐变波导，用于将TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，并使得TE₀、TM₁模式的光信号的模式保持不变。

5.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述偏振模式转换器和TM模式转换器之间还连接有锥形模斑转换器。