[发明专利]一种基于螺旋结构的光纤轨道角动量模式分离方法

权利要求书

1.一种基于螺旋结构的光纤轨道角动量模式分离方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据轨道角动量模式有效分离需要的模式之间的总有效折射率差值的要求，和轨道角动量模式在原始光纤中的纵向有效折射率取值，计算满足轨道角动量模式有效分离需要的在螺旋光纤中新形成的模式之间的角向有效折射率差值，轨道角动量模式在螺旋光纤中的总有效折射率由在原始光纤中的纵向有效折射率和螺旋光纤中新形成的角向有效折射率组成；

(2)利用在螺旋光纤中新形成的角向有效折射率与螺旋光纤中的轨道角动量模式的圆偏振状态、轨道角动量阶数、工作波长和螺旋光纤具有的螺旋周期长度有关的特性，计算满足步骤(1)中计算的角向有效折射率差值需要的特定设计的螺旋周期长度；特定设计的螺旋周期长度Λ需满足公式：

Λ＝min{Λ_p,q}

其中，下标p和q表示原始光纤中的两个轨道角动量模式p和q；min{}表示取最小值运算符号，用于获得任意两个模式分离所需要的最小螺旋周期长度；Λ_p,q表示分离轨道角动量模式p和q需要的特定设计的螺旋周期长度，具体表示为：

其中，下标p和q表示螺旋光纤中的两个轨道角动量模式p和q；||为取绝对值运算符号；s_p和s_q分别是两个轨道角动量模式的自旋量子数，取值+1或-1分别表示左旋和右旋圆偏振状态；l_p和l_q分别是两个轨道角动量模式的轨道角动量阶数，取值为整数；λ_min为轨道角动量模式的工作波长范围内的最小波长；Δn为期望获得的轨道角动量模式间的有效折射率差，取Δn＞1×10^-4；分别是两个轨道角动量模式在扭转前原始光纤中的纵向有效折射率，满足条件

(3)对原始光纤进行加热，同时控制原始光纤的移动和旋转速度，使之扭转形成步骤(2)中计算的具有特定设计的螺旋周期长度的螺旋光纤。

2.如权利要求1所述的基于螺旋结构的光纤轨道角动量模式分离方法，其特征在于，步骤(1)中，原始光纤是具有圆对称结构的任意光纤。

3.如权利要求1所述的基于螺旋结构的光纤轨道角动量模式分离方法，其特征在于，步骤(3)中，加热扭转方法是围绕加热后的原始光纤的中心进行同轴扭转，最终形成特定设计的螺旋周期长度的同轴螺旋结构的螺旋光纤；加热光纤的方式选用氢氧焰或者二氧化碳激光器加热的加热方式。