[发明专利]具有非对称光栅的环状光纤及其在轨道角动量产生中的应用

摘要

本发明提出具有非对称光栅的环状光纤及其在轨道角动量产生中的应用。空芯环状光纤可增大类简并模式间的有效折射率差，从而避免模式间的串扰。刻写在空芯环状光纤上半环的长周期光栅打破了光纤的圆对称结构，实现角向非同阶模式间的转换。当输入光为圆偏振基模时，可产生一阶轨道角动量模式。空芯环状光纤的空芯内填充折射率可调的光学功能材料，产生轨道角动量模式的波长可由液体折射率调谐，故此结构可实现在可调的宽带波长范围内产生轨道角动量模式。仿真表明，当光栅周期为292μm，光栅长度为1.460cm时，角动量模式转换率高于90％的宽带波长范围高达237nm，最大转换率为98.91％，所填充液体折射率对轨道角动量模式产生波长的调制率为7400nm/RIU。

主权项

1.一种具有非对称光栅的环状光纤的制备方法，其特征在于，首先，通过化学气相沉积法和光纤拉制法制得空芯环状光纤；然后，将不透光液体填充在空芯环状光纤的空芯内，再进行单侧紫外曝光，实现对上半环周期性的折射率调制，制成具有非对称光栅的空芯环状光纤；该环状光纤用于产生轨道角动量；该环状光纤为空芯结构，其环芯内径a₁为0.8~1.3µm，环芯外径a₂为2.2~2.7µm，包层半径a₃为55~70µm，高折射率环折射率n₂为1.469~1.472，包层折射率n₃为1.439~1.442；该环状光纤的上半环刻制有非对称光栅，光栅周期Λ为200~400µm，光栅周期个数N为20~80；折射率调制值Δn为2×10^‑4~4×10^‑4。