[发明专利]支持52种轨道角动量模式的负曲率太赫兹光纤

说明书

本发明公开了一种支持52种轨道角动量模式的负曲率太赫兹光纤，它包括聚合物包覆层、外椭圆形包层管区域、环形包层管、内椭圆形包层管区域、纤芯区域。外椭圆形包层管区域由12个环形排列的聚合物单元结构组成；内椭圆形包层管区域由18个环形排列的聚合物单元结构组成；内椭圆形包层单元结构和外椭圆形包层单元结构分别与环形包层管单元结构相互接连构成光纤结构的包层管区域。本发明可以生成具有较高纯度的轨道角动量(OAM)模式，可在环形区域在通信时会形成多个通道。本发明将轨道角动量复用技术应用于太赫兹波通信中，在提高通信系统的信道容量的同时使信息在传输过程中具有更高的安全性，且具有损耗低，通信容量大等优点。

技术领域

本发明涉及太赫兹光纤领域，尤其涉及一种支持52种轨道角动量模式的负曲率太赫兹光纤。

背景技术

随着光纤通信系统在现代通信网络中的飞速发展，数据传输速度、容量、保密性等要求越来越高，传统波分复用和时分复用技术面临更多的困境。为了解决上述一系列问题，轨道角动量复用技术作为一种新的复用形式，为增加网络带宽、通信容量和通信速率，提供了一种新的方案。因此轨道角动量复用技术在光纤通信中的运用逐渐成为现今社会研究的热点。

由于产生并传输轨道角动量模式对光纤结构具有严格要求，普通的光纤有效折射率差一般较小，无法产生并支持轨道角动量模式的传输。经过研究发现在光纤内部中引入环形结构可以与包层之间产生较高的折射率差，从而可以有效产生轨道角动量模式并实现稳定传输。同时，中心环形纤芯可以分离本征矢量模间的有效折射率并且抑制径向高阶模式，促进了轨道角动量模式在模分复用技术中的应用。

发明内容

本发明为了克服现有技术不足，提出了一种支持52种轨道角动量模式的负曲率太赫兹光纤，其目的在于通过引入环形结构，增加了环形区域与包层管区域的折射率差异，从而支持并生成传输性能高的多轨道角动量模式。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种支持52种轨道角动量模式的负曲率太赫兹光纤，其包括聚合物包覆层、外椭圆形包层管、环形包层管、内椭圆形包层管和纤芯；在太赫兹光纤的圆形横截面中，12个倾斜角为0°～15°的外椭圆形包层管按间隔30°环形等间距排列于环形包层管的外侧面，组成外椭圆形包层管区域，同时18个倾斜角为0°～15°的内椭圆形包层管按间隔20°环形等间距排列于环形包层管的内侧面，组成内椭圆形包层管区域；12个外椭圆形包层管和18个内椭圆形包层管分别以外周相切形式贴合于环形包层管的外侧面和内侧面，构成负曲率包层结构，且所有外椭圆形包层管和内椭圆形包层管均朝向同一个旋向倾斜；所述纤芯位于内椭圆形包层管区域的内部；所述聚合物包覆层作为光纤的外包层，包覆在外椭圆形包层管区域外侧；太赫兹波从纤芯输入，经过负曲率包层结构的相互作用产生折射率差，从而在环形包层管中产生多个波导通道，将太赫兹波有效束缚在环形包层管内，实现在轨道角动量模式下的传输功能。

上述技术方案可采用如下优选方式：

作为优选，所述的外椭圆形包层管长轴为1.542mm，短轴为0.8mm，壁厚为0.1mm。

作为优选，所述的内椭圆形包层管长轴为0.306mm，短轴为0.2mm，长轴方向壁厚为0.053mm，短轴方向壁厚为0.047mm。

作为优选，所述的环形包层管内直径为2.214～2.3mm，外直径为2.916～3.002mm。

作为优选，所述的纤芯直径为1.602～1.702mm。

作为优选，所述的聚合物包覆层、外椭圆包层管、环形包层管和内椭圆包层管所使用的材料均为同一种聚合物材料。

进一步的，所述的聚合物材料为有机硅树脂。

进一步的，所述的聚合物材料折射率为1.72。

相对于现有技术而言，本发明的有益效果如下：