[发明专利]高阶模滤除器

权利要求书

1.高阶模滤除器，其特征在于：包括光纤，光纤的纤芯能够同时支持两个模式传输，即LP₀₁模与LP₁₁模；在光纤纤芯外侧的包层中设置有包层波导，所述包层波导具有一定长度，所述包层波导的长度方向与光纤的长度方向一致，纤芯和包层波导各自的倏逝场之间的能量交叠实现模式耦合。

2.根据权利要求1所述的高阶模滤除器，其特征在于：所述光纤为大芯径光纤，其纤芯直径为20μm。

3.根据权利要求1所述的高阶模滤除器，其特征在于：包层波导采用飞秒激光刻写而成。

4.根据权利要求1所述的高阶模滤除器，其特征在于：所述包层波导的半径设置为4μm。

5.根据权利要求1所述的高阶模滤除器，其特征在于：所述纤芯与包层波导间的间距在20μm以内。

6.根据权利要求1所述的高阶模滤除器，其特征在于：所述包层波导的折射率满足以下相位匹配条件：

其中为纤芯LP₁₁模的传播常数，β_waveguide为包层波导基模的传播常数，其中包层波导基模的传播常数和包层波导基模的有效折射率之间的关系为：

其中，λ为激光波长，n_eff为包层波导基模的有效折射率。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的高阶模滤除器，其特征在于：所述光纤纤芯的x方向与y方向的外侧包层中均刻写有一定长度的包层波导，纤芯中的LP_11a模与x方向的包层波导的基模耦合，纤芯中的LP_11b模与y方向的包层波导的基模耦合。

8.一种高阶模滤除器的制作方法，其特征在于，包括：

(1)给定大芯径光纤，已知大芯径光纤的纤芯直径、包层半径以及折射率；

(2)确定待刻写的包层波导的各个参数，包括包层波导的数目以及各包层波导的长度、各包层波导的折射率、各包层波导的半径以及各包层波导与纤芯的距离；

(3)按照步骤(2)确定的参数，在步骤(1)中给定的大芯径光纤上采用飞秒激光刻写得到对应的高阶模滤除器。

9.根据权利要求8所述的高阶模滤除器的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，根据光纤的包层半径以及折射率，建立单波导模型，通过有限元软件计算确定包层波导的半径以及折射率的范围，使其只能传输基模，需要满足包层波导基模的有效折射率与纤芯LP₁₁模的有效折射率接近，以满足以下相位匹配条件：

其中为纤芯LP₁₁模的传播常数，β_waveguide为包层波导基模的传播常数，其中包层波导基模的传播常数和包层波导基模的有效折射率之间的关系为：

其中，λ为激光波长，n_eff为包层波导基模的有效折射率。

10.根据权利要求9所述的高阶模滤除器的制作方法，其特征在于，根据已知的光纤纤芯半径与折射率、确定的包层波导的半径以及折射率，建立滤模器横向平面模型，利用有限元软件可确定包层波导与纤芯之间的距离，并根据以下耦合长度公式得到包层波导的长度：

其中，β_e和β_o分别为偶对称与奇对称超模的传播常数。