[发明专利]一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置

权利要求书

1.一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：它由输入涡旋光纤(1)、模式转换拉锥区(2)、低折射率套管(3)、异质多芯光纤(4)、扇入扇出过渡区(5)、多孔毛细管(6)、双包层过渡光纤(7)、单模光纤(8)、光泵浦放大器(9)、泵浦光输入端口(10)和输出涡旋光纤(11)组成，所述系统中由输入涡旋光纤(1)注入系统的涡旋光被注入至模式转换拉锥区(2)，由于该结构符合绝热转换和涡旋相位匹配条件，输入的各阶涡旋光束被转换为异质多芯光纤(4)中单一纤芯中的传导模式，异质多芯光纤中的传导模式注入扇入扇出过渡区(5)输出至对应双包层过渡光纤(7)中，该扇入扇出过渡区由多孔毛细管(6)中插入特制的双包层过渡光纤(7)拉锥加工制成，可将异质多芯光纤(4)中每个纤芯导模转换至输出光纤中，双包层过渡光纤(7)中的信号光传输至模场匹配的单模光纤(8)后，由泵浦光输入端口(10)输入泵浦光在光泵浦放大器(9)中与信号光合束，实现反向泵浦信号放大；该放大后的信号光同样经过扇入扇出和模式转换，最终输出至输出涡旋光纤(11)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的异质多芯光纤的纤芯数量为N，N为整数，N≥3，纤芯位置呈圆周对称分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的异质多芯光纤的部分纤芯的折射率、直径或折射率剖面类型不同。

4.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的异质多芯光纤中纤芯的折射率剖面是阶跃型、抛物线型、高斯型。

5.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的模式转换拉锥区由特殊结构的异质多芯光纤插入低折射率套管中拉锥制成，其拉锥结构满足绝热转换和涡旋相位匹配条件，可以将单个涡旋模式能量转换至异质多芯光纤中的一个纤芯的导模中，并且两者具有对应关系。

6.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的输入涡旋光纤是少模光纤、环形芯光纤或螺旋少模光纤。

7.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的异质多芯光纤的包层结构是单包层或者双包层，在模式转换拉锥区末端收缩后的某内包层边界形成的纤芯包层结构与后端输出少模光纤实现模场面积与数值孔径的匹配。

8.根据权利要求1所述的一种基于光子灯笼的涡旋光放大装置，其特征是：所述的异质多芯光纤中纤芯之间存在气孔、小芯径纤芯结构，目的是控制其对称超模与反对称超模在模式转化拉锥区中的相位差值。