一种支持130个轨道角动量模式稳定传输的反谐振光纤

作     者：王震 汪静丽 Wang Zhen;Wang Jingli

作者机构：南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2023年第43卷第23期

页      面：72-81页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(12174199,61571237) 江苏省自然科学基金(BK20221330,BK20151509) 

主　　题：轨道角动量 反谐振光纤 限制损耗 色散 光纤通信 

摘      要：随着光纤通信技术的不断发展,基于轨道角动量(OAM)模式传输的空分复用技术引起了人们的广泛关注。本文提出了一种反谐振光纤(ARF),其结构主要分为三部分:内层高折射率紫水晶玻璃管作为环芯,其有效增大了纤芯与包层的折射率差,有利于OAM模式的稳定传输;中间层二氧化硅(SiO_(2))玻璃管起到调节色散的作用;外层负曲率管处于反谐振状态,进一步增强了对环芯光子能量的限制。该光纤可在1.5~1.7μm波段内稳定传输130个OAM模式。基于矢量有限元法(FEM)对ARF进行建模仿真与分析,结果表明,最大有效折射率差为6.08×10^(-3),最小色散变化率仅为0.43 ps·nm^(-1)·km^(-1),限制损耗(CL)维持在10^(-14)~10^(-8 )dB/m量级之间且最高模式纯度达到99.26%,有效模场面积最大值为187.38μm^(2),非线性系数最小值为0.87 W^(-1)·km^(-1),数值孔径(NA)均大于0.064。此外,还分析了光纤制作误差对其性能的影响。本文所设计的支持OAM模式传输的ARF在长距离光纤通信、高速信息传输等领域具有广泛的应用前景。