[发明专利]可重构的LP11a

说明书

本发明公开一种可重构的LP_11a‑LP_11b模式旋转器及其应用，应用于光通信领域，针对现有技术存在的只能实现固定的模式旋转或模式转换的问题，本发明利用热光效应导致的波导不对称性，实现LP_11a模与LP_11b模之间可重构的转换，本发明的旋转器包括双模波导，以及位于双模波导上方的电极加热器，所述电极加热器施加电流，产生的温度场分布所有等温线以相同的水平距离与垂直距离切割波导芯，实现LP_11a模和LP_11b模的模式转换。

技术领域

本发明属于光通信领域，特别涉及一种模式旋转器。

背景技术

由于非线性效应、光纤熔断效应、香农极限以及光放大器带宽的影响，标准单模光纤 (SMF)的通信容量大约局限在100Tbps。随着科学技术的迅猛发展，科学家已充分利用了光的波长、偏振、相位等信息维度来提升通信容量，在未来的通信网络中，如果想要进一步提升光纤的通信容量，则需要开发新的维度。空分复用(Space Division Multiplex，SDM)技术为通信容量的提升提供了可能，成为了近年来研究的热点。空分复用技术主要分为基于多芯光纤的复用技术(Multi-Core Fiber Multiplex，MCFM)和模分复用技术(ModeDivision Multiplex，MDM)。多芯光纤复用技术虽然可以大幅度地提高通信系统的容量，但光纤不易拉制，相关器件的制作难度较大。为了大幅度减少模式同时传输造成的模间色散和串扰的积累，目前研究比较多的是支持LP₀₁、LP_11a、LP_11b的等少数几个模式的少模光纤(Few Modes Fiber，FMF)的模分复用技术。由于光纤支持有限数量的模式，较容易实现模式的激发、转换、均衡放大和色散等的控制，是提高通信系统传输容量的重要技术方案。

模式复用器/解复用器(MUX/DMUX)是实现模分复用技术的最重要的元器件。基于平面光路(Planar Lightwave Circuit，PLC)的模式复用器具有结构紧凑，易于集成，低插入损耗、大带宽等优点，而且可采用成熟的半导体工艺技术，如光刻、磁控溅射，离子刻蚀等制作，因此还具有工艺重复性好，可大规模量产的优点。鉴于此，PLC基的模分复用器受到了广泛的重视，尤其是基于非对称定向耦合器的模分复用器。然而，由于LP_11b与 LP₀₁模式的模场对称性导致的耦合系数为0，PLC基的非对称定向耦合器并不能直接实现 LP₀₁模与LP_11b模的复用与解复用。针对这一困难，日本北海道大学的研究人员提出了基于狭缝波导的LP_11a与LP_11b的模式旋转方案，中国香港城市大学的研究人员提出了LP₀₁模与LP_11b模垂直耦合方案，中国电子科技大学研究人员提出了采用平面不等高耦合器实现 LP₀₁模与LP_11b模耦合转换的方案。然而这些方案均只能实现固定的模式旋转或模式转换。

发明内容

为解决现有基于PLC基的LP_11a-LP_11b模式旋转器不可重构，且在制作过程中存在狭缝加工制作的技术难度的问题；本发明提出了一种可重构的LP_11a-LP_11b模式旋转器，所发明的模式旋转器不仅具有可重构的模式旋转功能，而且结构简单，易于制作。

本发明采用的技术方案为：一种可重构的LP_11a-LP_11b模式旋转器，包括双模波导，通过改变双模波导的温度场分布，实现LP_11a模和LP_11b模的模式转换。

所述温度场分布所有等温线以相同的水平距离与垂直距离切割波导芯。

包括电极加热器，所述电极加热器位于双模波导上方。