[发明专利]一种保偏模群选择型光子灯笼及制作和应用

权利要求书

1.一种保偏模群选择型光子灯笼，包括锥形玻璃套管和位于锥形玻璃套管大头端一侧的输入端及位于所述锥形玻璃套管小头端的一侧的输出端；所述锥形玻璃套管穿过一根椭圆无芯掺氟低折射率光纤，所述输入端包括不同直径的N根围绕着所述椭圆无芯掺氟低折射率光纤并按照圆环形布局的少模光纤；其特征在于：

自所述输入端由N根少模光纤围绕着所述的无芯掺氟低折射率光纤拉锥至所述输出端；

所述输出端包括呈熔合状态的少模光纤包层及泄漏至所述少模光纤包层外侧的少模光纤纤芯和呈熔合状态的椭圆无芯掺氟低折射率光纤，从而在所述锥形玻璃套管内形成具有双折射的椭圆环芯拉锥光纤束，所述的椭圆环芯拉锥光纤束的折射率分布为一椭圆环，该椭圆环的内椭圆长短轴分别为a_y、a_x，外椭圆长短轴分别为b_y、b_x；

所述输出端熔接有与所述输出端的折射率分布相匹配的椭圆环芯光纤。

2.根据权利要求1所述的保偏模群选择型光子灯笼，其特征在于，1＜N≤10，所述椭圆环芯光纤为少模光纤。

3.根据权利要求1所述的保偏模群选择型光子灯笼，其特征在于，N＞10，所述椭圆环芯光纤为多模光纤。

4.根据权利要求1所述的保偏模群选择型光子灯笼，其特征在于，所述的内椭圆长短轴和外椭圆长短轴的关系是：0μm＜a_y≤20μm，0μm＜a_x≤a_y，a_y＜b_y≤50μm，0μm＜b_x≤b_y。

5.根据权利要求1所述的保偏模群选择型光子灯笼，其特征在于，所述的椭圆无芯掺氟低折射率光纤的纤芯长短轴分别为c_y、c_x，10μm＜c_x＜100μm，c_x＜c_y＜150μm；所述的椭圆无芯掺氟低折射率光纤相对于锥形玻璃套管的折射率差为-9×10³，所述输出端产生的光斑中心形成零强度分布。

6.根据权利要求1所述的保偏模群选择型光子灯笼，其特征在于，所述锥形玻璃套管上设有两个在周向对称布置且沿轴向方向贯通的气孔，用于在拉制该光子灯笼时引入空气，以形成椭圆环芯。

7.根据权利要求6所述的保偏模群选择型光子灯笼，其特征在于，两个气孔的圆心和锥形玻璃套管中心孔的圆心在同一直线上。

8.一种如权利要求1-7任一所述的保偏模群选择型光子灯笼的制作方法，其特征在于，步骤是：

将不同直径的N根少模光纤以环形排布围绕着一根椭圆无芯掺氟低折射率光纤插入一个玻璃套管内，其中，所述椭圆无芯掺氟低折射率光纤的纤芯长短轴分别为c_y、c_x，10μm＜c_x＜100μm，c_x＜c_y＜150μm；

对插入有上述的光纤束的玻璃套管进行拉锥，形成呈锥形的椭圆环芯光子灯笼；

所形成的椭圆环芯光子灯笼的输出端是呈熔合状态的锥形玻璃套管的小口端，该输出端包括呈熔合状态的少模光纤包层及泄漏至所述少模光纤包层外侧的少模光纤纤芯和呈熔合状态的椭圆无芯掺氟低折射率光纤；

将与所述输出端的折射率分布匹配的椭圆环芯光纤的一端与所述的输出端熔接。

9.一种保偏模群选择型光子灯笼的应用，其特征在于，采用如权利要求8所述制备方法制备得到的如权利要求1-7任一所述的保偏模群选择型光子灯笼实现不同的偏振和空间模式群同时复用，从而提升通信系统容量。

10.根据权利要求7所述的保偏模群选择型光子灯笼的应用，其特征在于，将所述的保偏模群选择型光子灯笼作为模群和偏振复用器，在所述保偏模群选择型光子灯笼输入端对所有少模光纤端输入经过调制的光信号，激发输入端少模光纤的基模，通过锥形过渡实现模态演化，演变成了与所述保偏模群选择型光子灯笼的输出端的椭圆环芯光纤中对应的某一对本征模式对，输入端激发的各个基模信号在经过所述的椭圆环芯拉锥光纤束输出后形成的输出端椭圆环芯光纤相应的两种偏振态下的某一线偏振模式组(LPG)，在所述保偏模群选择型光子灯笼的输出端与折射率分布相匹配的椭圆环形芯光纤中的线偏振模式组(LPG)相耦合，不同偏振态下的同一线偏振模式组(LPG)分别独立传输，从而实现不同的偏振和空间模式群同时复用。