聚合物中空环芯光纤中OAM模式传输的几何容差特性研究

发布时间：2021-02-09 16:31

　　基于全矢量有限元法,研究了聚合物中空环芯光纤结构的椭圆、偏芯、直径不均匀等几何形变对光纤中轨道角动量模式性能的影响;此外,还研究了在保持轨道角动量模式稳定传输的条件下,光纤结构所能承受的最大形变.结果表明椭圆和偏芯会引起轨道角动量模式在传输过程中发生奇偶模间的模式走离,导致轨道角动量模式纯度降低,进而导致模式串扰增大;数值计算结果表明,当椭圆度或偏心度小于1%时,模式纯度大于99.02%,串扰小于-20.08dB.光纤的直径不均匀仅对光纤中所能支持的轨道角动量模式数量造成影响,纤芯半径越大,光纤中所能传输的轨道角动量模式越多;直径不均匀度在-3%～10%内的光纤均可支持原有的26个轨道角动量模式. 

【文章来源】：光子学报. 2020,49(06)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

理想HRC-POF的剖面结构及折射率分布

形变的HRC-POF剖面结构

通过全矢量有限元法得到光纤所支持的矢量本征模之后，即可通过式（4）得到光纤所能传输的OAM模式．对理想状态下的HRC-POF，可稳定传输26个OAM模[22]．但是光纤的形变可能会导致其所能支持的OAM模数量发生变化，这里研究了2.0%以内的椭圆度和偏心度、10%以内的直径不均匀度对光纤中OAM模式数量的影响，如图3所示．图3(a）为光纤椭圆度和偏心度对光纤所能支持的OAM模式数量的影响，可以看出2.0%以内的椭圆度和偏心度并不会影响光纤中传输的OAM模式数量．此外，表1为不同椭圆度和偏心度下不同模式组间的最小有效模式折射差Δneff,min，可以看出始终大于10-4．图3(b）中方点为光纤的直径不均匀度对其支持的OAM模式数量的影响，可以看出纤芯半径越大，支持的OAM模式数量越多[1]．这是由于随着光纤尺寸增加，光纤中传输的本征模式增加，而OAM模式又是由矢量本征模组成的，这就造成了OAM模式数量的增加；反之亦然．此外还可看出直径不均匀度在-3%～10%内均可支持原有的26个OAM模；且图3(b）中的曲线表明随着直径不均匀度的变化，不同模式组间的Δneff,min始终大于10-4．这说明该新型HRC-POF有着良好的制造容差．

【参考文献】：
期刊论文
[1]Study on the effect of ellipticity and misalignment on OAM modes in a ring fiber[J]. 张丽丽,张霞,白成林.  Optoelectronics Letters. 2018(03)

博士论文
[1]特种光束的产生及其在光通信中的应用研究[D]. 朱龙.华中科技大学 2018



本文编号：3025917