[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

说明书

本发明公开了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，该系统包括：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的输入端连接。本发明利用可调节的扭转装置旋转所刻写的相移长周期光纤光栅，改变相移光栅的折射率调制，使得模式的谐振耦合条件发生变化，从而在多个波长下同时实现目标模式之间的切换。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及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。

背景技术

空间模式光交换是兼容波分复用的未来空分复用光网络的核心技术，该技术通过两个或者多个携带不同模态的光信号交换，进而实现通信数据和信号的之间的导流，是实现未来空分复用通信网络扩展的关键，而轨道角动量OAM模式光交换是现有实现空间模式交换的优选方案之一。

OAM模式作为光的一种新的独立于波长的可调控维度，它具有无限的拓扑荷，且不同拓扑荷的OAM模态是相互正交，这种天然的优势使得OAM模式可以作为一个独立的空间交换基用于模分复用的可重构光网络中，提升光网络的容量和可拓展性。但如何在不同的波长处实现对OAM模式的动态操控，并与现有的光纤系统兼容成为技术难点。

目前实现OAM交换的方法大多是基于空间相位片、空间光调制器等器件，这些器件制作成本较高，而且与现有的光纤系统相结合时，采用空间光耦合的方式将实现的OAM光束耦合到光纤中去，造成耦合损耗大，难以集成。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单，成本低的全光纤的基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换方法及系统。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于少模相移光栅的多波长光纤模式切换系统，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。

优选地，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。

优选地，扭转装置上均设置有用于固定少模光纤的夹具。

优选地，相移长周期光纤光栅的纤芯模式是传导模。

优选地，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。

一种根据上述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，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。