[发明专利]一种多芯多模光纤复用器

说明书

本发明公开一种多芯多模光纤复用器，包括多芯多模光纤、多芯多模光纤成像模块、至少两个处理机构和光学处理元件；所述处理机构具有多芯单模光纤、多芯单模光纤扇入/扇出模块、相位调制元件和多芯单模光纤成像模块；光学处理元件被配置为将所述至少两个处理机构处理后的信号光合束后通过所述多芯多模光纤成像模块进入所述多芯多模光纤，或被配置为将所述多芯多模光纤成像模块处理后的信号光分束至所述至少两个处理机构；其中，所述多芯单模光纤与所述多芯多模光纤各芯的光场配置为在相位调制元件表面中心一一对应重合。此光纤复用器大大减少了复用所需的元件数目，提高了器件的集成度。

技术领域

本发明涉及光传输器件技术领域，具体涉及一种多芯多模光纤复用器。

背景技术

光纤通信技术经过了几十年的发展，其通信容量已逐渐接近非线性香农极限，而互联网社会对于通信的需求仍在持续增加。回顾光纤通信的发展历程，掺铒光纤放大器、波分复用技术、高频谱效率的编码技术引领了光纤通信容量的变革性增长，从中可以看出对光场维度资源的充分利用是增长通信容量的重要手段。目前，光场的振幅、纵向相位、波长、偏振维度已经得到了充分的开发，基于单模光纤的通信系统在进一步提高传输容量和每比特成本方面遭遇瓶颈，只有横向空间维度具备着变革性提升通信容量的潜力。因此空分复用技术有较大可能是通信容量的下一个增长点，是光纤通信技术的重要研究方向之一。

空分复用技术包括基于多芯光纤的复用技术与基于多模光纤的模分复用技术。对于这两种技术路线，已经有了一定数目的研究。而充分地利用空间维度资源，则需要同时结合多芯与多模两种复用技术—称为密集空分复用。关于密集空分复用的研究尚有较大的空白。

密集空分复用技术的实现依赖于多芯多模光纤、多芯多模复用/解复用器、多芯多模光纤放大器、高效实时数字信号处理算法与硬件等关键技术。其中，多芯多模复用/解复用器用于实现多芯多模光纤到单模光纤阵列之间不同空间机构的合并与分离，需要满足高效率、低串扰且兼容其他复用技术。进一步地，复用/解复用器需要制成高稳定、易插拔的模块，才能够走向工程与实际应用。因此，针对面向密集空分复用系统的多芯多模复用/解复用器的研究，具有科学与工程意义。

2016年，日本NICT基于自由空间光学元件实现多芯多模复用。每一路都先由带准直镜的单模光纤经过相位板产生目标模式，再经过第一透镜组与合束器进入到对应的芯中。2019年该研究单位将模式复用的部分改用3D直写的光子灯笼实现。首先通过3D直写的光子灯笼实现少模光纤中的模式复用，再基于自由空间光学元件将多个少模光纤的光场耦合进入多芯少模光纤。这两种方案均需要大量的元件，集成度较低，因此，有必要进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大大减少了复用器所需的元件数目，提高了器件的集成度的多芯多模光纤复用器。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种多芯多模光纤复用器，包括多芯多模光纤成像模块、多芯多模光纤、至少两个处理机构以及光学处理元件，光学处理元件被配置为将所述至少两个处理机构处理后的信号光合束后通过所述多芯多模光纤成像模块进入所述多芯多模光纤，或被配置为将所述多芯多模光纤成像模块处理后的信号光分束至所述至少两个处理机构。

本公开的至少一实施例提供的多芯多模光纤复用器中，所述处理机构均包含有多芯单模光纤、多芯单模光纤扇入/扇出模块、相位调制元件以及多芯单模光纤成像模块；其中，所述多芯单模光纤与所述多芯多模光纤各芯的光场配置为在相位调制元件表面中心一一对应重合。

作为优选，所述相位调制元件为衍射光学元件或超构表面或空间光调制器中的一种。

本公开的至少一实施例提供的多芯多模光纤复用器中，所述多芯单模光纤成像模块为第一透镜，所述多芯单模光纤端面位于第一透镜的物方成像面，所述相位调制元件表面位于第一透镜的像方成像面。