[发明专利]一种基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换方法及系统

权利要求书

1.一种基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统，其特征在于，包括：少模光纤、扭转装置和偏振控制器；少模光纤上设置有N个高阶导模长周期光纤光栅,N≥2,N高阶导模长周期光纤光栅级联形成了相移长周期光纤光栅；扭转装置的数量为2个，其中一个扭转装置固定不动，另一个扭转装置可扭转；少模光纤的两端分别固定在2个扭转装置上，且相移长周期光纤光栅位于2个扭转装置之间；少模光纤的一端和偏振控制器连接；

相移长周期光纤光栅的制作方法为：通过设置高频二氧化碳激光器加工的周期大小，周期数目，以及激光器的加工功率，对少模光纤进行单面重复的高温烧蚀，使得少模光纤的纤芯和包层结构发生变化，获得折射率强调制且非对称分布的少模相移长周期光纤光栅。

2.根据权利要求1所述的基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统，其特征在于，N个高阶导模长周期光纤光栅周期相同，高阶导模长周期光纤光栅之间的间隔为周期的一半，所述间隔长度即为相移的大小。

3.根据权利要求1所述的基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统，其特征在于，扭转装置上均设置有用于固定少模光纤的夹具。

4.根据权利要求1所述的基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统，其特征在于，相移长周期光纤光栅的纤芯模式是传导模。

5.根据权利要求1所述的基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统，其特征在于，少模光纤为四模光纤、六模光纤、七模光纤、九模光纤和十二模光纤中的一种。

6.一种根据权利要求1-5任意一项的基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统的切换方法，其特征在于，包括：

S1，激光输入至少模光纤，激光通过相移长周期光纤光栅的光栅模式耦合效应耦合到目标模式；

S2，采集目标模式的模场图和对应模式的干涉图；

S3，扭转输出端的扭转装置，实现对相移长周期光纤光栅的扭转，改变相移长周期光纤光栅的折射率变化；

S4，采集扭转后输出模式的模场图和对应模式的干涉图；

S5，比较目标模式的模场图和扭转后输出模式的模场图，比较目标模式的模场图对应模式的干涉图和扭转后输出模式的模场图对应模式的干涉图，实现光纤模式切换。

7.根据权利要求6所述的切换方法，其特征在于，N＝2，输入进少模光纤的光波长为1537nm，输入进少模光纤的光模式为OAM l＝0，在未扭转情况下，光栅输出模式仍为OAM l＝0，若对输入端的扭转装置扭转240度，扭转后输出光模式为OAM l＝2。

8.根据权利要求6所述的切换方法，其特征在于，N＝2，输入进少模光纤的光波长为1537nm，输入进少模光纤的光模式为OAM l＝2，在未扭转情况下，光栅输出模式仍为OAM l＝2，若对输入端的扭转装置扭转240度，扭转后光模式为OAM l＝0。

9.根据权利要求6所述的切换方法，其特征在于，N＝2，输入进少模光纤的光波长为1558nm，输入进少模光纤的光模式为OAM l＝0，在未扭转情况下，OAM l＝0通过光栅的耦合效应实现OAM l＝2的输出，若对输入端的扭转装置扭转240度，扭转后输出光模式为OAM l＝0。

10.根据权利要求6所述的切换方法，其特征在于，N＝2，输入进少模光纤的光波长为1558nm，输入进少模光纤的光模式为OAM l＝2，在未扭转情况下，OAM l＝2通过光栅的耦合效应实现OAM l＝0的输出，若对输入端的扭转装置扭转240度，扭转后光模式为OAM l＝2。