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专利号: 2020109254244
申请人: 吉林大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2025-02-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低串扰、高性能的光子灯笼型模式复用器的优化方法,其特征在于,具体步骤如下:

第一步,确定光子灯笼模型,包括光子灯笼能够承载的模式数量以及光子灯笼的基本结构参数;

第二步,对光子灯笼尾端玻璃套管内径和玻璃套管折射率进行参数扫描,遍历并计算所有参数下各个模式的有效折射率(neff),得到光子灯笼各个模式有效折射率差(Δneff)与光子灯笼尾端玻璃套管内径和玻璃套管折射率参数的关系,根据关系曲线确定最优的光子灯笼输出尾端玻璃套管内径大小和套管折射率;

第三步,分析计算光子灯笼模式串扰与模式纯净度间的关系,通过较低的模式串扰得到较高的模式纯净度;

第四步,再次对光子灯笼尾端玻璃套管内径和玻璃套管折射率进行参数扫描,遍历并计算所有参数下各个模式的耦合效率,得到光子灯笼各个模式的耦合效率与光子灯笼尾端玻璃套管内径和玻璃套管折射率参数的关系,并根据关系曲线确定满足光子灯笼各个模式高耦合效率的参数区间;

第五步,综合分析满足光子灯笼低串扰的参数区间及满足光子灯笼高耦合效率的参数区间,确定最优的光子灯笼尾端玻璃套管内径和玻璃套管折射率,使其同时满足具有低串扰、高耦合效率和高模式纯净度的光子灯笼;

第三步及第四步中所述分析及计算过程具体如下:分析模式选择型光子灯笼模式纯净度与模式串扰间的关系,结合如下公式:两个模式(模式i和模式j)间的串扰为:Cij=10log10Pij‑10log10Pin     (1)模式i的模式纯净度(Mode Purity,MP)为:其中,Pii为从光子灯笼输入端(11)模式i口通光,在输出端少模光纤(16)检测到的模式i的功率,Pij为从光子灯笼输入端(11)模式i口通光,在输出端少模光纤(16)检测到的模式j的功率,Pin为光子灯笼输入端(11)通光的功率;

将公式(1)与公式(2)联立,结合仿真分析,可得到模式纯净度与模式串扰的关系;

分析模式选择型光子灯笼模式耦合效率与输出尾端(15)玻璃套管内径和玻璃套管折射率的关系,结合如下公式:

模式i的耦合效率(Coupling Efficiency,CE)为:CEi=Pii/Pin  (3)对光子灯笼输出尾端(15)玻璃套管的内径和玻璃套管的折射率数值进行参数扫描,在输出端少模光纤(16)监测各个模式的输出功率,计算各个模式的耦合效率,结合仿真结果,得到最优的光子灯笼输出尾端(15)玻璃套管内径大小和玻璃套管的折射率数值区间。

2.如权利要求1所述的一种低串扰、高性能的光子灯笼型模式复用器的优化方法,其特征在于,第二步中的光子灯笼低串扰的参数区间的选择方式如下:模式选择型光子灯笼中‑3

同时存在多个模式,当两个模式间的有效折射率差值(Δneff)大于10 时,满足条件的区域作为光子灯笼输出尾端玻璃套管内径大小和套管折射率。