[发明专利]超结构少模光纤Bragg光栅单信道滤波器的设计方法及滤波器

说明书

本发明提供了一种超结构少模光纤Bragg光栅单信道滤波器设计方法及滤波器，包括步骤：计算少模光纤中可稳定传输的导模，从可稳定传输的导模中选取两个导模，在两个导模中选取有效折射率较大的作为设计导模；根据所需要实现的双模滤波的波长λsubgt;c/subgt;，计算双模滤波与设计导模对应的Bragg周期，计算所选两个导模的光谱反射光谱之间的位移Δλ；根据所需要实现的双模滤波的波长λsubgt;c/subgt;，设计导模第一反射峰中心的波长、设计导模第二反射峰的中心的波长；对设计导模第一反射峰、设计导模第二反射峰组成的总反射谱采用超高斯函数表示；根据总反射光谱，计算超结构少模光纤Bragg光栅的物理结构。采用本发明的滤波器，能适用于两种模式复用的模分复用通信(MDM)系统。

技术领域

本发明属于滤波器技术领域，具体涉及一种超结构少模光纤Bragg光栅单信道滤波器的设计方法及滤波器。

背景技术

目前，第五代通信移动通信技术已经广泛应用于商业领域，其全新的网络架构带来了更高的峰值速率、毫秒级的时延和千亿级的连接能力，为实现万物广泛互联和人机深度交互奠定了基础，但同时也对通信系统的容量提出了更高的需求。目前，通过波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)技术来提高光纤通信系统的频谱效率和传输速率的道路已经被充分探索，模分复用(MDM)将成为进一步提高光纤通信系统容量，实现更高速通信的重要技术。

模式是波导结构的固有电磁共振属性表征。对于光纤波导来说，模式可以理解为光波能在光纤波导中稳定传输的状态；通过给定光纤波导的边界条件，求解波导场方程得出本征解，每个本征解对应一种模式，也称为导模，求得模式本征解后进而可求出该模式对应的场分布。不同导模之间的场分布是相互独立的，因此同一波长处传输的不同导模的信号在横向模场上是可分辨的，这是实现MDM技术的物理前提。模分复用(MDM)技术，是指具有不同路径和模场分布、携带不同信息的多个正交模式，在同一少模或多模光波导中共同传播的技术。在发送端，采用模分复用器将多路由基模传输的光载波分别耦合至基模和不同的高阶模并且送入到少模光纤中传输；在接收端或者光节点处，由模分解复用器件将光信号解复用，从而实现通过一根少模光纤传送多路信号。

基于上述的MDM技术原理，MDM技术能够在新的维度进一步提高通信系统的容量。目前，基于MDM技术与WDM技术相结合的二维复用通信系统的设计方案已经被提出，MDM技术与WDM技术相结合的二维复用是未来光纤通信系统的一个重要发展方向，以实现通信系统容量的进一步增加。对于MDM+WDM二维复用光通信系统来说，要实现二维复用必须解决在光节点或者接受端处多维复用信号并行处理的问题，而基于两种模式模分复用的超结构少模光纤Bragg光栅单信道滤波器可作为MDM+WDM二维复用光纤通信系统中的分波器以及码型变换器。

MDM+WDM二维复用光纤通信系统的应用必须解决二维复用信号并行处理的问题，然而目前尚未有文献提出应用于MDM+WDM光纤通信系统中对两个或者多个导模同时在目标波长处进行光学处理或光学滤波的解决方案，因此是亟待研究和解决的重要问题。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种超结构少模光纤Bragg光栅单信道滤波器的设计方法及滤波器，其适用于两种模式复用的模分复用通信(MDM)系统。

本发明是通过以下方案实现的：

一种超结构少模光纤Bragg光栅单信道滤波器的设计方法，包括步骤：

计算少模光纤中可稳定传输的导模，从可稳定传输的导模中选取两个导模作为两种模式复用的MDM系统信息的传输导模，在两个导模中选取有效折射率较大的作为设计导模；

根据所需要实现的双模滤波的波长λ_c，计算双模滤波与设计导模对应的Bragg周期，以此计算所选两个导模的光谱反射光谱之间的位移Δλ；

根据所需要实现的双模滤波的波长λ_c，将第一反射峰的中心的波长设置为λ_c；