[发明专利]渐变折射率涡旋场光纤

权利要求书

1.渐变折射率涡旋场光纤，其特征是：所述光纤由包层(1)和环形纤芯(2)组成，其中，环形纤芯(2)位于包层(1)的中央，包层(1)的折射率始终为常数，以包层中心为原点建立极坐标系(r,θ)，则环形纤芯(2)的横截面折射率分布是方位角θ的周期性正弦函数分布或者周期性三角形折射率分布，当周期数为1时，环形纤芯(2)沿着光纤纵向的折射率分布呈现单螺旋，当周期数大于1时，环形纤芯(2)沿着光纤纵向的折射率分布呈现多螺旋状，由于环形纤芯(2)折射率的这种周期性微扰，使得环形纤芯(2)传输的低阶线偏振模式可转化为高阶的相位涡旋模式，在光纤端生成涡旋光束(5)。

2.根据权利要求1所述的渐变折射率涡旋场光纤，其特征是：所述的渐变折射率涡旋场光纤的制备方法如下：(1)先采用MCVD制棒方法制备多个折射率不同的纤芯预制棒构件；(2)采用组棒法制备光纤预制棒，准备一个高纯石英外套管和一个高纯石英内套管，使外套管内侧与外套管外侧之间的空隙刚好可以嵌入制备好的纤芯预制棒构件，并按折射率周期性分布函数的特征紧密排列纤芯预制棒形成环形阵列结构，然后缩棒使得内套管的内部空气孔塌陷，形成完整的光纤预制棒；(3)将制备好的光纤预制棒放置于加有旋转电机的光纤拉丝塔上进行熔融旋转拉丝，环形纤芯预制棒热融形成类梯形结构并相互衔接成一个完整的环形纤芯结构，最终形成含有螺旋环形纤芯结构的渐变折射率涡旋场光纤。

3.根据权利要求1所述的渐变折射率涡旋场光纤，其特征是：所述的沿着光纤纵向的折射率螺旋的螺距H满足如下关系：H≥2π(β₁-β₂)^-1，其中β₁表示纤芯基膜的传输常数，β₂表示转化的高阶相位涡旋模式的传输常数。

4.根据权利要求2所述的渐变折射率涡旋场光纤，其特征是：所述的光纤预制棒的拉丝过程也可以如下进行：首先把制备好的完整的光纤预制棒放置于光纤拉丝塔上进行熔融旋转拉丝，从而拉制形成普通环形纤芯渐变折射率光纤，然后再对该光纤实施热融扭转，最终形成含有螺旋环形纤芯结构的渐变折射率涡旋场光纤。