[实用新型]一种新型的多波段宽带光波导模式转换器

说明书

本实用新型一种新型的多波段宽带光波导模式转换器，在O‑，E‑，S‑，C‑，L‑和U‑波段上，具体实现模式复用技术的基阶模式（LP₀₁）向高阶模式（LP_0m）的转换，属于光通信领域。本实用新型包括：纤芯包层（1）、单模纤芯（2）、半径增长型锥形纤芯（3）、多模纤芯（4）、半径减小型锥形纤芯（5）、少模纤芯（6）。其中，半径增长型锥形纤芯（3）和多模纤芯（4）构成第一阶段的模式转换器；半径减小型锥形纤芯（5）和少模纤芯（6）构成第二阶段的模式转换器。本实用新型是应用于光通信领域的模式复用技术，具体实现多波段宽带模式转换器，能实现基阶模式（LP₀₁）到高阶模式（LP_0m）的转换。同样的，在相同的带宽上，也能实现高阶模式（LP_0m）向基阶模式（LP₀₁）转换。

技术领域

本发明涉及一种新型的多波段宽带光波导模式转换器，应用于 O-，E-，S-，C-，L-和U-波段(在1.26-1.675微米的工作波长范围，共415纳米带宽)，属于光纤模式复用通信技术领域。

背景技术

光纤模式复用技术(MDM)是实现光纤多输入多输出(MIMO) 通信的主要方法，是增加光纤链路传输容量的最直接有效的方法。

光纤模式复用通信系统通过使用少模光纤(FMF)中不同的传输模式进行信号的传输，每一个传输模式作为一个独立的信道，单独携带一路传输信号。在使用模式复用通信技术时，需要把发送端的基阶模式(LP₀₁)转换成高阶模式(LP_0m)，并将它们复用在少模光纤中进行传输；同理，也需要把接收端的携带信息的高阶模式(LP_0m)转换成基阶模式(LP₀₁)，再进行信号处理。

到目前为止，应用于模式复用技术中的模式转换器主要有以下几种类型：几何光学模式转换器，基于平面光波导的模式复用/解复用器，长周期光纤光栅型模式转换器，基于光子晶体光纤的模式转换器，双芯光纤的耦合器。这些研究要么尺寸过大，不利于系统集成；要么加工过程需要精密控制，难以实现；或者是带宽较窄，损耗大。

本发明设计的宽带模式转换器，经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。

发明内容

本发明针对现有的主流的模式转换技术的缺点，提出把基阶模式 (LP₀₁)转换为高阶模式(LP_0m)的宽带模式转换器。本发明提出的宽带模式转换器，可以应用于O-，E-，S-，C-，L-和U-波段(在1.26-1.675 微米的工作波长范围，共415纳米带宽)；且结构简单，易于加工；尺寸很小，利于系统集成。同样的，该模式转换器具有可逆性，在相同的工作带宽上，也能实现将高阶模式(LP_0m)向基阶模式(LP₀₁) 转换。

本发明通过在半径增长型锥形纤芯之后的多模纤芯级联共中心轴线的半径减小型锥形纤芯，实现基阶模式(LP₀₁)转换为高阶模式 (LP_0m)的宽带模式转换器。

本发明一种新型的多波段宽带光波导模式转换器，包括：纤芯包层(1)、单模纤芯(2)、半径增长型锥形纤芯(3)、多模纤芯(4)、半径减小型锥形纤芯(5)、少模纤芯(6)，其中：

a.纤芯包层(1)均匀覆盖纤芯,半径为R₄，长度为 L₁+L₂+L₃+L₄+L₅(AF段)；

b.单模纤芯(2)作为模式转换器输入端(A点)，半径为R₁，长度为L₁(AB段)；