[发明专利]一种光纤模式的在线监测方法

说明书

本发明公开了一种光纤模式中在线监测方法，属于光纤模式监测技术领域。该方法包括：应用光纤拉锥技术对少/多模光纤拉锥处理，其中拉锥参数通过对具体光纤结构参数仿真获得，满足高阶模式截止和其他模式的绝热演化条件，从而实现分阶模式滤除的功能，进而实现各阶的模式在线监测，提供了一种可拓展到实现非匹配少/多模光纤中的模式在线监测方案。本发明的监测方法能够实现对少/多模光纤模式在线监测，实现多个模式的有效监测并促进模式的耦合转换实现正确模式复用以及模式转换过程光谱的监测，制作工艺简单，效果明显。

技术领域

本发明涉及光纤模式监测技术领域，特别是涉及一种光纤模式的在线监测方法。

背景技术

面对单模光纤传输容量极限，越来越多的复用技术，包括波分复用、空分复用以及模分复用，备受关注并得到广泛应用。其中，以轨道角动量(Orbital angularmomentum，OAM)模式为一种模式基的模分复用，由于OAM模式的优良特性(特征参数拓扑荷值可以无限大以及不同拓扑荷的OAM模式相互正交)使信息传输容量大大提高，也使得这种复用方式成为当前的研究热点。但随之而来的是，越来越多的模式在光纤内复用传输并且模式交叠严重，使得在光纤内传输的OAM模式难以区分，难以对相应的模式进行放大及转换等处理。同时，不同结构光纤由于结构性差异导致的光纤非兼容性也愈发严重。但如何解决上述两个问题，目前还没有相应的解决措施。

目前，实现光纤内模式的在线监测及识别大致分为两种，其一是基于深度学习算法实现对模式的学习及识别；其二是基于非保留式的在线模式转换方式将模式转换实现模式识别。然而，利用深度学习算法学习时间较长，且整个学习光路复杂，设备昂贵，面对自由空间的影响，而难以推广使用。利用非保留式的在线模式转换方式面临着对模式的不确定性，转换成的模式也具有不确定性，这样多重不确定性的方式也不具备广泛应用。此外，针对非匹配的两个光纤实现高兼容性，并没有很好的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术的不足并且解决模式在线监测问题，提供一种光纤模式的在线监测方法，适用于少模光纤模式和多模光纤模式，结构简单、成本低且测试简单，基于拉锥技术实现少模或多模光纤的拉锥处理，利用光纤不同阶模式绝热、非绝热演化的差异，构建不同阶模式的分阶滤模器，基于光纤模式分阶滤除，实现少模或多模光纤模式的在线监测。

本发明的技术方案是：

本发明提供了一种光纤模式的在线监测方法，包括：

采用光纤拉锥技术对少模或多模光纤进行拉锥处理，其中，所述光纤拉锥技术的拉锥参数通过对光纤结构参数仿真获得，满足高阶模式截止和其他模式的绝热演化条件；

利用光纤不同阶模式绝热、非绝热演化的差异，构建不同阶模式的分阶滤模器；

利用分阶滤模器实现分阶模式滤除，进而实现各阶光纤模式的在线监测。

进一步地，所述利用光纤不同阶模式绝热、非绝热演化的差异，构建不同阶模式的分阶滤模器，包括以下步骤：

利用光学仿真软件COMSOL获得不同拉锥比，即光纤腰锥直径下的模式支持情况，根据模式绝热条件，获得最小拉锥光纤的过渡区长度；

氢氧焰拉锥机设定拉锥参数后，包括氢气流速、火头移动速度、拉锥机移动速度以及拉锥长度，对光纤进行拉锥；

在整个光纤锥中寻找锥腰区，且锥腰直径等于仿真参数的区域进行平直切割，构建不同阶模式的分阶滤模器。

进一步地，所述少模或多模光纤为支持53个线偏振模式的少模或多模光纤。

根据权利要求2所述的一种光纤模式的在线监测方法，其特征在于，所述拉锥光纤的过渡区平缓且侧面光滑，端面切割平整；在仅传输基模情况下的所述光纤腰锥直径大于0。

进一步地，所述拉锥处理不考虑折射率分布的改变。