1 华北电力大学电气与电子工程学院，河北 保定 071003
2 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室，河北 保定 071003
3 华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室，河北 保定 071003
为解决一般涡旋光纤支持传输的轨道角动量模式数量少、阶数低和传输质量差的问题，设计了一种新型结构涡旋光纤。该光纤在制作紫晶掺杂管环和石英管环的基础上，利用管环嵌套的方式提高了空气填充率。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对该结构光纤进行建模，并分析计算了其传输特性参数。结果表明，该光纤在不同的入射光波段以跳跃式稳定支持特定阶数的轨道角动量模式，在1500~1600 nm波长范围内可支持44个高阶轨道角动量模式稳定传输，包括较高阶数第31阶。对44个高阶模式进行详细分析发现，有效折射率差保持在10-3量级，色散平坦且色散变化均小于4.2 ps?km-1?nm-1，模式纯度均大于94.5%，有效模面积最小值为122.78 μm2，非线性系数最大值为0.89 km-1·W-1，限制损耗维持在10-13~10-8 dB?m-1量级之间。当弯曲半径大于8 mm时，弯曲对该光纤能够支持的轨道角动量模式数没有影响，而当弯曲半径小于8 mm时，支持的模式数随着弯曲半径的减小而减少。
光纤光学 轨道角动量 涡旋光 涡旋光纤 空分复用 光学学报
2022, 42(22): 2206001
1 华北电力大学 1. 电气与电子工程学院
2 2. 河北省电力物联网技术重点实验室
3 3. 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
基于光纤中光子轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)的模式复用技术在提高光通信容量方面具有很大的潜力。适合于传输OAM模式的光纤通过材料和结构的优化设计逐步实现了OAM信号传输更稳定、传输距离更长, OAM模式更多等特性。文章从光纤的模式叠加理论出发, 分析比较了各种传输OAM模式光纤的研究成果、优缺点以及适合的应用场景, 包括基于传统光纤设计的环状光纤、超模光纤, 以及基于光子晶体光纤设计的六角和圆形光子晶体光纤等。最后对适合于传输OAM模式光纤的发展前景做了展望。
环状光纤 光子晶体光纤 轨道角动量 涡旋光纤 空分复用 ring fiber photonic crystal fiber orbital angular momentum vortex fiber space division multiplexing
Author Affiliations
Abstract
School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 201800, China
A fiber-based source that can be exploited in a stimulated emission depletion (STED) inspired nanolithography setup is presented. Such a source maintains the excitation beam pulse, generates a ring-shaped depletion beam, and automatically realizes dual-beam coaxial alignment that is critical for two beam nanolithography. The mode conversion of the depletion beam is realized by using a customized vortex fiber, which converts the Gaussian beam into a donut-shaped azimuthally polarized beam. The pulse width and repetition frequency of the excitation beam remain unchanged, and its polarization states can be controlled. According to the simulated point spread function of each beam in the focal region, the full width at half-maximum of the effective spot size in STED nanofabrication could decrease to less than 28.6 nm.
nanolithography vortex fiber direct laser writing STED controlled fabrication Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 072201
