[发明专利]一种光纤高阶矢量模横向光强分布评价方法

说明书

本发明涉及一种光纤高阶矢量横向光强分布评价方法，包括如下步骤：1)模型建立：根据待测光纤利用多物理场仿真软件创建光纤横截面几何模型；2)参数设定：将待测光纤的参数输入至多物理场仿真软件；3)光纤模型处理：对光纤芯层模拟圆区域及光纤包层模拟圆区域进行网格剖分；4)光纤高阶矢量横向光强对称性判断：设定光纤参数，通过设置电磁计算所需的电磁波频率初始值和欲求解的一组传导模式数量，通过多物理场仿真软件进行完成参数扫描，计算得出E_x、E_y，将E_x、E_y根据以下公式计算得出ε；结果判断。本发明可用于评价任意光纤的光强对称性、光强分布稳定性等，从而评价它们所对应的自由空间中特种激光光束。

技术领域

本发明属于通信领域及光纤光学领域，特别是一种光纤高阶矢量横向光强分布评价方法。

背景技术

特种激光光束，如径向偏振光和角向偏振光，它们的横向电磁场分布具有轴对称性，近年来受到科学家们的关注。由于聚焦后的径向偏振光具有更小的焦点，并且焦点处的电磁场分布具有很好的轴对称性，因此径向偏振光在激光切割、高分辨率显微镜、粒子捕捉等科学领域都具有良好的应用前景。

理论表明，光纤传导的矢量模式TM01与径向偏振光具有相同的电磁场分布，TE01模式具有与角向偏振光相同的电磁场分布。遗憾的是，传统的阶跃光纤的TM01模式和TE01模式对光纤的不完善非常敏感，所以用传统的阶跃光纤很难产生稳定的TM01模式和TE01模式，因此人们发明了具有特殊折射率分布的光纤，用以产生径向偏振光和角向偏振光。但是光纤横截面的不完善依然会破坏TM01模式和TE01模式的轴对称性。

虽然人们已发明了评价径向偏振光和角向偏振光的方法，但这些方法只是考察径向偏振光和角向偏振光中某一位置处的光场的线性极化程度，并没有给出光束轴对称性的全局评价方法。本专利给出了用以定量评价光纤的高阶矢量模式光强分布对称性的方法。使用该方法分析了光纤所产生的TM01模的横向光强分布对称性质，因而可以用来研究光纤横截面折射率分布不完美时TM01模的不完善程度。该方法也可用于评价光纤传导的其他高阶矢量模式，如TE01,HE21。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤高阶矢量横向光强分布评价方法，其可用于评价任意光纤的光强对称性、光强分布稳定性等，从而评价它们所对应的自由空间中特种激光光束，如径向偏振光或角向偏振光的光束质量。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种光纤高阶矢量横向光强分布评价方法，其特征在于：所述评价方法包括如下步骤：

1)模型建立：

根据待测光纤利用多物理场仿真软件创建光纤横截面几何模型，即创建光纤芯层模拟圆及光纤包层模拟圆，模拟待测光纤的芯层和包层；

2)参数设定：

将待测光纤的参数输入至多物理场仿真软件，所述参数包括归一化频率、芯层半径，包层半径、芯层折射率、包层折射率及光源波长；

3)光纤模型处理：

对光纤芯层模拟区域及光纤包层模拟区域进行网格剖分；

4)光纤高阶矢量横向光强对称性判断：

A：设置电磁波频率和模式数量：

设定归一化频率、芯层半径、包层半径、芯层折射率、包层折射率及光源波长为确定值，通过设置电磁计算所需的电磁波频率初始值和欲求解的一组传导模式数量，通过多物理场仿真软件进行完成参数扫描，计算得出E_x、E_y，将E_x、E_y根据以下公式计算得出ε：

B：结果判断：