手征光纤光栅轨道角动量模式耦合特性研究

Chiral fiber grating(CFG)，which can excite the orbital angular momentum(OAM) mode, has great research value and wide application prospect in the field of space division multiplexing. In the international, the experimental study on characteristics of OAM mode coupled by CFG is still in the initial stage, while in the domestic, the research on chiral fiber grating basically stays in theory. In this project, based on the plenty of accumulation of Shenzhen University in the fabrication and application of fiber gratings, we intend to study on the characteristics of OAM mode coupled in CFG. The main research contents of this project include: to build fabrication systems of CFG; to design CFG and study on fabricating and testing technology; to investigate the characteristics of OAM mode of CFG. The expectation of this project is help to fill the gaps in field of experimental study on CFG, and ultimately to achieve a kind of the all-fiber OAM modulator with compact structure and excellent performance, which will promote space division multiplexing technology development and application.

手征光纤光栅可以激发轨道角动量模式，在空分复用领域有重大研究价值和广泛应用前景。在国际上，手征光纤光栅轨道角动量模式特性的实验研究还处于起步阶段，而在国内，关于手征光纤光栅的研究基本停留在理论分析上。本项目依托深圳大学在光纤光栅制备及应用领域的丰富积累，开展手征光纤光栅轨道角动量模式特性的实验研究，主要研究内容包括：搭建手征光纤光栅制备的实验系统；研究手征光纤光栅设计、制作及测试技术；研究手征光纤光栅轨道角动量模式特性。本项目的研究将有助于填补国内在手征光纤光栅实验研究上的空白，并最终实现一类结构精巧、性能优良的全光纤轨道角动量调制器，促进空分复用技术的发展应用。

全光纤轨道角动量（OAM）模式调制器与光纤通信系统完全兼容，有可能解决OAM模式复用时产生的额外损耗问题，真正实现大规模的OAM模式复用，从而解决模分复用在新一代通信技术应用中存在的关键问题。手征光纤光栅（CFG）可以在不借助其他外接设备的情况下，直接实现OAM模式的激发，模式耦合效率高，螺旋相位稳定性好，纯度高，是理想的OAM调制器件之一。但目前实验中制备的CFG在不谱质量和模式质量上，都存在较大问题，限制了CFG在OAM复用领域的应用。本项目从CFG的制备系统搭建与完善出发，解决了光纤受热熔融状态下的稳定扭转问题，研究了OAM模式与CFG相互作用规律。实现了CFG高质量的制备，在插损、耦合强度、光谱质量、及模式质量上都获得优于国内外同行的结果。根据实验结果，设计并研制了输入光偏振态控制的OAM调制器、偏振不相关的OAM调制器、高阶OAM调制器及波长可调谐的OAM调制器。.通过本项目的执行，进一步加深了对螺旋折射率调制与光束相互作用规律的理解，及对光纤模式的OAM特性的理解，并且促进了新型基于CFG的传感器件、偏振起偏器件、通信器件的设计及应用，丰富光纤无源器件类型，从而在一定程度上促进光纤光子学的发展，具有较高的科学意义和科研价值。