【光学前沿】基于集成长周期光纤光栅的多阶轨道角动量模发生器

    随着光纤通信技术的快速发展，模分复用技术（MDM）逐渐成为提升通信容量的关键手段之一。在众多MDM技术中，轨道角动量（OAM）模式因其独特的特性，如模式正交性和高模式容量，而受到广泛关注。近期，上海大学的刘云启教授团队在《Optics Letters》上发表了一项关于多阶轨道角动量模发生器的研究，该研究利用集成长周期光纤光栅（LPFG）技术，成功实现了多通道、多阶OAM模式的生成。

    技术概述
    该研究中，研究人员通过二氧化碳激光器在少模光纤的不同表面上集成多个长周期光纤光栅，每个光栅作为一个独立的模式通道，用于实现不同阶数的OAM模式转换。通过控制旋转角度，可以灵活设置集成的长周期光纤光栅数量，从而实现多通道模式转换。

    实验装置与方法
    实验装置包括一个超连续宽带源、两个旋转夹和一个光谱分析仪。通过扭转光纤两端，多个长周期光纤光栅从不同方向嵌入光纤中。每个光栅处于非并行状态但交错分布，减少了光栅间的相互作用，使每个光栅可以作为一个独立的模式转换通道。

    实验结果
    研究人员展示了通过改变扭转角来控制集成长周期光纤光栅数量的能力，实现了从LP01模式到LP11模式的多通道模式转换。通过选择合适的光栅周期，可以在1000-2100nm的波长范围内分布模式转换通道。此外，通过在集成长周期光纤光栅后增加少模光纤偏振控制器，成功产生了OAM模式。

    应用前景
    这种基于集成长周期光纤光栅的多阶OAM模发生器在模分复用系统、多波长涡旋激光器和轨道角动量传感领域具有广泛的应用前景。它不仅提高了光纤通信的能力，而且为实现更高效的数据传输提供了新的可能性。

    刘云启教授团队的这项研究，通过创新的集成长周期光纤光栅技术，成功实现了多通道、多阶OAM模式的生成。这项技术的发展，不仅推动了光纤通信技术的进步，也为未来的高容量通信网络提供了新的思路。