基于环形光纤的倾斜长周期光纤光栅的矢量模式转换

发布时间：2022-01-13 16:18

　　为了实现模分复用系统中的模式转换,提出了基于环形光纤的倾斜长周期光纤光栅的矢量模式转换方法。利用有限差分法和耦合模理论,研究了折射率调制的倾斜角度、幅度函数、光栅长度及耦合系数对模式耦合的影响。结果表明,在相位匹配条件下,该光栅可在不同波长处实现基模到特定高阶矢量模式的转换,且波长间隔大于150 nm。倾斜角度在模式耦合中起着关键作用,在倾斜角度约为84°时转换效率可达到最大。与现有模式转换方法相比,这种模式转换器模式间隔较大,模式间串扰低、转换效率高,在轨道角动量复用和矢量模式复用中有潜在应用价值。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

基于环形光纤的TLPFG。

利用有限差分法[22]可解得上述环形光纤中矢量模式HE11、TM01、TE01、HE21的有效折射率随波长的变化,如图2所示。计算得相邻矢量模式之间的有效折射率差值均大于10-4,因此高阶矢量模式(TM01,TE01,HE21)可发生简并分离,在此光纤中TM01、TE01、HE21能稳定传输。图2右侧表示基模HE11向高阶矢量模式(TM01、TE01、HE21)转换时谐振波长与光栅周期的关系,可看出,随着光栅周期的增大,谐振波长均向短波长方向飘移。在相同的光栅周期下,不同模式的谐振波长间隔较大,这有利于在不同波长处获取特定的矢量模式。3.2 光栅的模式转换特性

以HE11作为激励输入模式,折射率调制的倾斜角度θ=83°,σ(z)=0,光栅长度L=8 cm,幅度函数χ(z)=8×10-5,光栅周期Λ=1600 μm,倾斜环形LPFG各矢量模式的透射谱如图3所示。由于旁瓣会对透射主峰产生干扰,本文选择高斯切趾技术[23]消除旁瓣,半峰全宽是L/8。λ1n=[n eff (1) -n eff (n) ]·Λ是通过相位匹配条件计算的高阶矢量模式的谐振波长,此时HE21在1542 nm处可获得最强耦合,设g(λ)=λ,从λ1n和g(λ)的交点处可看出透射谱的谐振波长与理论值相同。在相位匹配条件下,TE01、TM01、HE21模式的透射峰位置没有重叠,透射峰值对应波长的间隔大于150 nm,模式带宽为50 nm。这种倾斜环形LPFG可以在不同波长处激发出特定的高阶矢量模式,且模式串扰较低。以上4种矢量模式可分为p偏振模(HE11-p,TM01和HE21-p)和s偏振模(HE11-s,TE01和HE21-s),其中HE11和HE21都有两个正交偏振模式,并且两个偏振模式的透射谱重叠。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于少模长周期光纤叠栅的模式转换器[J]. 薛艳茹,田朋飞,金娃,赵能,靳云,毕卫红.  物理学报. 2019(05)
[2]高频CO2激光脉冲写制的倾斜长周期光纤光栅光谱特性研究[J]. 魏石磊,张伟刚,范弘建,耿鹏程,尚佳彬,殷丽梅,薛晓琳.  光学学报. 2011(08)



本文编号：3586760