CN108761651A - Oam模式复用器件、制造方法及复用方法 - Google Patents

Oam模式复用器件、制造方法及复用方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种OAM模式复用器件、制造方法及复用方法，其中器件包括：呈锥形的选模光子灯笼包括：处于锥形包括的直径最小的锥腰区的光子灯笼输出端及处于锥形上除锥腰区外的区域的光子灯笼输入端；光子灯笼输入端包括的玻璃套管的入口处不同直径的多根单模光纤，以固定排布从入口插入玻璃套管内；光子灯笼输出端包括：呈熔合状态的玻璃套管的出口及出口处的多根单模光纤，出口处多根单模光纤包括：呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至单模光纤包层外的单模光纤纤芯；熔接于光子灯笼输出端并设于模式偏振控制器之间的L模光纤，与光子灯笼输出端匹配；模式偏振控制器包括设有凹槽的圆环桨，L模光纤以固定圈数固定缠绕在凹槽上。

Description

OAM模式复用器件、制造方法及复用方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种OAM模式复用器件、制造方法及复用方法。
背景技术
随着通信技术的不断演进和新业务的大量涌现，人们对通信网络的容量提出了越来越高的要求，以致只能传输一个基模的模式的单模光纤，通信网络的容量接近香农极限。因此，目前采用MDM(Mode Division Multiplexing，模分复用)技术通过挖掘模式的空间维度进行模式复用，来提升光纤通信网络的容量。
在MDM技术中，模式的复用和模式的解复用是一项关键技术。其中，模式的复用，利用了多模光纤，可以容许不同模式的光同时在同一根光纤上传输的特点，将不同的模式的光复用进同一根光纤中进行传输。模式的解复用用于将同一根光纤中的不同模式分离开，然后导进不同的光纤中。其中，不同模式包括基模和高阶模，OAM(orbital angularmomentum，轨道角动量)模式也属于高阶模。
目前利用一种环芯选模光子灯笼，可以实现一个OAM模式复用器件，主要的实现过程如下：
在光子灯笼的单模光纤的输入端处，输入两个基模，可以在光子灯笼的输出端产生两个简并的非对称高阶LP(linear polarized，线偏振)模。通过在单模偏振控制器的输入端调控光场相位，可以使得两个简并的LP模产生π/2的相位差，通过组合产生π/2的相位差的两个简并的LP模，产生一个OAM模式，从而实现偏振控制。在单模偏振控制器的输出端产生及复用一个OAM模式，其中，OAM＝LPlma+iLPlmb，m为LP模式的径向参数，a和b为两个简并的LP模的指代符号，i为虚部，i为π/2的相位差。
上述一个OAM模式复用器件，必须通过输入两个基模，最终产生及复用N阶数OAM模群中的一个OAM模式，N的取值范围为大于或等于1。由于输入两个基模，作为两路信号，最终只能产生及复用一个OAM模式，说明输出中舍弃了一路信号，只产生及复用了一个OAM模式，这样输入的两路信号中所舍弃的一个信号依然占用了信道资源，浪费了信道资源。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种OAM模式复用器件、制造方法及复用方法，用以解决现有技术中浪费信道资源的技术问题。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施提供了一种轨道角动量OAM模式复用器件，包括：
呈锥形的选模光子灯笼，包括：选模光子灯笼输入端及选模光子灯笼输出端，所述选模光子灯笼输出端处于所述锥形包括的直径最小的锥腰区，所述选模光子灯笼输入端处于所述锥形上除所述锥腰区以外的区域，
所述选模光子灯笼输入端包括：玻璃套管的入口及所述入口处不同直径的多根单模光纤，所述入口处多根单模光纤以固定排布从所述入口插入所述玻璃套管内，以及
所述选模光子灯笼输出端包括：呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，及所述出口处不同直径的多根单模光纤，所述出口处多根单模光纤包括：呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯；
熔接于所述选模光子灯笼输出端，和设于模式偏振控制器之间的K模光纤，所述K模光纤与所述选模光子灯笼输出端匹配；
所述模式偏振控制器，包括：设有凹槽的圆环桨，所述K模光纤以固定圈数固定缠绕在所述凹槽上。
进一步的，所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于1，且小于10，所述K模光纤为少模光纤。
进一步的，所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于10，所述K模光纤为多模光纤。
进一步的，所述固定圈数的取值范围为大于0，且小于或等于20。
第二方面，本发明实施提供了轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法，包括：
将不同直径的多根单模光纤，以固定排布插入玻璃套管；
对插入有多根单模光纤的玻璃套管进行拉锥，形成呈锥形的选模光子灯笼，并且形成的选模光子灯笼输出端处包括呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯，所形成的锥形包括直径最小的锥腰区，所述选模光子灯笼输出端处于所述锥腰区；
将与所述选模光子灯笼输出端匹配的K模光纤的一端，熔接于所述选模光子灯笼输出端；
将所述K模光纤的另一端以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内。
进一步的，所述的制造方法还包括：选取所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于1，且小于10时，选取所述K模光纤为少模光纤；或者选取所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于10，选取所述K模光纤为多模光纤。
第三方面，本发明实施提供了轨道角动量OAM模式复用方法，应用于所述的轨道角动量OAM模式复用器件，所述方法包括：
选模光子灯笼，接收由选模光子灯笼输入端中多个单模光纤中任两个单模光纤输入的光信号，与所述选模光子灯笼输出端包括呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯相激发，产生多个非对称高阶线偏振LP模，作为固定的LP模，所述选模光子灯笼输出端输出所述固定的LP模；
模式偏振控制器，通过K模光纤接收所述固定的LP模，将所述固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，所述固定圈数为K模光纤以固定圈数固定缠绕在所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内的圈数，所述左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式一一对应。
进一步的，所述将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差，包括：
将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，分别获取所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽的法线方向和切线方向的双折射线；
将所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽的法线方向和切线方向的双折射线，确定为每个偏振态高阶LP模式的两个相位差。
进一步的，采用如下公式，将所述固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式：
以及
其中，所述LP模式，包括：选模光子灯笼输出的LPlma模式及LPlmb模式，LPlmAx以及LPlmAy分别表示选模光子灯笼输出的LPlma进入所述模式偏振控制器中被分解得到的两个正交偏振态高阶LP模式，LPlmBx以及LPlmBy分别表示选模光子灯笼输出的LPlmb进入所述模式偏振控制器中被分解得到的两个正交偏振态高阶LP模式，x和y表示两个正交偏振态，A和B表示所述模式偏振控制器两个简并的LP模式基的指代参数，Flm(r)是对应标量模的径向场分布，Flm(r)中的下标l表示LP模式的角向参数，m表示LP模式的径向参数，r表示径向坐标，φ表示角向坐标，
进一步的，采用如下公式，所述将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式：
其中，OAM-L为左旋的多个OAM模式，OAM+L为右旋的多个OAM模式，i为虚部，i为π/2的相位差。
第四方面，本发明实施提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第二方面所述的方法步骤。
第五方面，本发明实施提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第三方面所述的方法步骤。
第六方面，本发明实施提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面任一的方法。
第七方面，本发明实施提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第三方面任一的方法。
第八方面，本发明实施还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面任一的方法。
第九方面，本发明实施还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第三方面任一的方法。
本发明实施例提供的一种OAM模式复用器件、制造方法及复用方法，呈锥形的选模光子灯笼包括：处于锥形包括的直径最小的锥腰区的光子灯笼输出端及处于锥形上除锥腰区外的区域的光子灯笼输入端；光子灯笼输入端包括的玻璃套管的入口处不同直径的多根单模光纤，以固定排布从入口插入玻璃套管内；光子灯笼输出端包括：呈熔合状态的玻璃套管的出口及出口处的多根单模光纤，出口处多根单模光纤包括：呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至单模光纤包层外的单模光纤纤芯；熔接于光子灯笼输出端并设于模式偏振控制器之间的L模光纤，与光子灯笼输出端匹配；模式偏振控制器包括设有凹槽的圆环桨，L模光纤以固定圈数固定缠绕在凹槽上。
由此可见，利用选模光子灯笼输出端与少模光纤进行熔接，并将少模光纤以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器的圆环桨的凹槽上，由于少模光纤中的一个OAM模群包含相位左旋和相位右旋的两个OAM模式，因此只要在选模光子灯笼输入端输入一个基模，就可以利用玻璃套管的入口处不同直径的多根单模光纤，产生及复用N阶数OAM模群中的多个OAM模式，相较于现有技术，将输入至选模光子灯笼输入端的所有信号进行合适使用，减少了信道资源的浪费。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的轨道角动量OAM模式复用器件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供轨道角动量OAM模式复用方法的流程示意图；
图4为本发明实施例的每个偏振态高阶LP模式的两个相位差的示意图；
图5(a)为本发明实施例的在少模光纤中的一阶和二阶LP模式的四组模式基；
图5(b)为本发明实施例的一阶和二阶OAM模式产生的示意图；
图5(c)为本发明实施例的经过模式偏振控制器后，各个模式基之间的相位差随模式偏振控制器中少模光纤圈数的变化曲线；
图5(d)为本发明实施例的OAM复用器件的波长随相位差的变化曲线图；
图6为本发明实施例的OAM复用器件；
图7(a)为本发明实施例的选模光子灯笼的第一结构示意图；
图7(b)为本发明实施例的选模光子灯笼的第二结构示意图；
图7(c)为本发明实施例的选模光子灯笼的输出的模斑图；
图8为本发明实施例的模场图及其干涉相位图、以及与实验对应的仿真结果的综合示意图；
图9为本发明实施例的随着波长变化，测得的四个通道OAM模式图；
图10为本发明实施例的每个OAM模式的纯度在C波段随波长变化的曲线；
图11为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
附图标记说明：
111-选模光子灯笼，111-选模光子灯笼输入端，1111-单模光纤，113-玻璃套管，112-选模光子灯笼输出端，12-K模光纤，13-模式偏振控制器，131-圆环桨。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术的浪费信道资源的问题，本发明实施例提供一种OAM模式复用器件、制造方法及复用方法，利用选模光子灯笼输出端与少模光纤进行熔接，并将少模光纤以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器的圆环桨的凹槽上，由于少模光纤中的一个OAM模群包含相位左旋和相位右旋的两个OAM模式，因此只要在选模光子灯笼输入端输入一个基模，就可以利用玻璃套管的入口处不同直径的多根单模光纤，产生及复用N阶数OAM模群中的多个OAM模式，相较于现有技术，将输入至选模光子灯笼输入端的所有信号进行合适使用，减少了信道资源的浪费。
本发明实施例从OAM模式复用器件、制造方法及复用方法这三个方面，进行详细介绍。
第一方面，下面首先对本发明实施例提供的一种轨道角动量OAM模式复用器件进行介绍。
本发明实施例所提供的一种轨道角动量OAM模式复用器件，应用于电子设备。
参见图1，图1为本发明实施例提供的轨道角动量OAM模式复用器件的结构示意图。本发明实施例所提供的一种轨道角动量OAM模式复用器件，可以包括如下结构及实现过程：
呈锥形的选模光子灯笼11，包括：选模光子灯笼输入端111及选模光子灯笼输出端112，选模光子灯笼输出端112处于锥形包括的直径最小的锥腰区，选模光子灯笼输入端111处于锥形上除锥腰区以外的区域，其中，锥腰区可以指拉锥的锥形末端腰区。
选模光子灯笼输入端111包括：玻璃套管113的入口及入口处不同直径的多根单模光纤1111，入口处多根单模光纤1111以固定排布从入口插入玻璃套管113内，以及选模光子灯笼输出端112包括：呈熔合状态的玻璃套管113的出口，及出口处不同直径的多根单模光纤1111，出口处多根单模光纤1111包括：呈熔合状态的单模光纤1111包层及泄漏至单模光纤1111包层外侧的单模光纤1111纤芯。这里的固定排布方式可以根据需要进行设置。这里的泄漏至单模光纤1111包层外侧的单模光纤1111纤芯，会使得光信号从单模光纤1111纤芯泄漏到单模光纤1111包层，单模光纤1111纤芯成为无效波导。其中，泄漏至单模光纤1111包层外侧的单模光纤1111纤芯的总根数可以等于多根单模光纤1111总根数。在单模光纤1111的数量较多情况，比如，单模光纤1111的数量大于10，泄漏至单模光纤1111包层外侧的单模光纤1111纤芯的总根数也可以少于多根单模光纤1111总根数一根或两根。
熔接于选模光子灯笼输出端112，和设于模式偏振控制器13之间的K模光纤12，K模光纤12与选模光子灯笼输出端112匹配。
模式偏振控制器13，包括：设有凹槽的圆环桨131，K模光纤12以固定圈数固定缠绕在凹槽上，这里的凹槽可以是圆环凹槽，K模光纤12贴合以固定圈数固定弯曲缠绕在凹槽上。其中，固定圈数的取值范围为大于0，且小于或等于20。
其中，上述出口处的多根单模光纤1111与入口处的多根单模光纤1111属于同一光纤，且处于不同位置。单模光纤1111的折射率低于单模光包层的折射率；并且，玻璃套管113的折射率低于单模光纤1111包层的折射率。
实质上是，上述选模光子灯笼11包括：玻璃套管113及不同直径的多根单模光纤1111，多根单模光纤1111以固定排布插入玻璃套管113内，多根单模光纤1111是数量大于或等于2。
优选地，对于上述多根单模光纤1111的总根数取值范围为大于1，且小于10，与选模光子灯笼输出端112匹配的K模光纤12为少模光纤。比如，多根单模光纤1111的总根数取值为9，6，或者3。示例性一，多根单模光纤1111的总根数为6根，这6根单模光纤1111的固定排布的方式是将5根单模光纤1111排布呈五边形，将剩余的1根单模光纤1111排布处于五边形的中心。这样，模式偏振控制器13最终输出6对左旋的OAM模式和右旋的OAM模式。
示例性二，多根单模光纤1111的总根数为3根，这3根单模光纤1111的固定排布的方式是将3根单模光纤1111排布呈三角形。这样，模式偏振控制器13最终输出3对左旋的OAM模式和右旋的OAM模式。这样可以产生及复用N阶数OAM模群中的多个OAM模式，相较于现有技术，将输入至选模光子灯笼输入端111的所有信号进行合适使用，减少了信道资源的浪费。
优选地，对于上述多根单模光纤1111的总根数取值范围为大于10，与选模光子灯笼输出端112匹配的K模光纤12为多模光纤。本发明可以扩展到更高阶轨道角动量的复用。同时，由于模式和偏振是被单独控制，本发明还可以实现复杂偏振矢量光束的产生，这在量子物理里有巨大的应用前景。
本发明优选地，使用多根单模光纤1111的总根数取值为6根，即，将玻璃套管113的入口处6根单模光纤1111以固定排布从玻璃套管113的入口插入玻璃套管113内。这6根单模光纤1111的不同直径，这里的直径包括单模光纤1111的内径/外径。用于产生LP01模的单模光纤1111的内径/外径分别为16μm/125μm，用于产生LP11a和LP11b模的单模光纤1111的内径/外径分别为9μm/125μm，用于产生LP21a和LP21b模的单模光纤1111的内径/外径分别为4.4μm/125μm，用于产生LP02模的单模光纤1111的内径/外径分别为3.6μm/80μm，所有单模光纤1111纤芯/单模光纤1111包层折射率均为1.45/1.444，玻璃套管113内径/外径分别为340μm/1235μm，玻璃套管113折射率为1.438。光子灯笼拉锥长度为65mm，拉锥末端腰区纤芯/包层直径为30.3μm/110μm。其中，a和b为两个简并的LP模的指代符号。因此，这里只做了6模选模光子灯笼11。
对于选模光子灯笼11，由于选模光子灯笼输入端111的单模光纤1111不同直径的多根单模光纤1111，选模光子灯笼11中每个基模的传播常数也会有差别，从选模光子灯笼输入端111任何任一个单模光纤1111输入的光信号，都会与该选模光子灯笼输出端112包括呈熔合状态的玻璃套管113的出口，呈熔合状态的单模光纤1111包层及泄漏至所述单模光纤1111包层外侧的单模光纤1111纤芯相激发，产生一种非对称高阶线偏振LP模，作为固定的LP模。这样，本发明使用MSPL(mode selective photonic lantern，选模光子灯笼11)，目的是为将选模光子灯笼输入端111的一个基模到高阶LP模的转换以及多个LP模式的复用，然后利用MPC(mode polarization controller，模式偏振控制器13)实现将LP模到一固定的OAM模式的转换以及多个OAM模式的复用。
上述模式偏振控制器13，通过K模光纤12接收固定的LP模，将固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，固定圈数为K模光纤12以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器13中圆环桨131的凹槽内的圈数，左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式一一对应。
本发明实施例，选模光子灯笼11接收由选模光子灯笼输入端111中多个单模光纤1111中任两个单模光纤1111输入的光信号，与选模光子灯笼输出端112包括呈熔合状态的玻璃套管113的出口，呈熔合状态的单模光纤1111包层及泄漏至单模光纤1111包层外侧的单模光纤1111纤芯相激发，产生并输出多个非对称高阶线偏振LP模至模式偏振控制器13；
模式偏振控制器13，将固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用，以及输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式。
利用选模光子灯笼输出端112与少模光纤进行熔接，并将少模光纤以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器13的圆环桨131的凹槽上，由于少模光纤中的一个OAM模群包含相位左旋和相位右旋的两个OAM模式，因此只要在选模光子灯笼输入端111输入一个基模，就可以利用玻璃套管113的入口处不同直径的多根单模光纤1111，产生及复用N阶数OAM模群中的多个OAM模式，相较于现有技术，将输入至选模光子灯笼输入端111的所有信号进行合适使用，减少了信道资源的浪费。
第二方面，下面继续对本发明实施例提供的轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法进行介绍。
如图2所示，本发明实施例还提供一种轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法，包括如下步骤：
步骤110，将不同直径的多根单模光纤，以固定排布插入玻璃套管。
这里的固定排布方式可以根据需要进行设置。示例性一，当多根单模光纤的总根数为6根时，这6根单模光纤的固定排布的方式是将5根单模光纤排布呈五边形，将1根单模光纤排布处于五边形的中心。这样，模式偏振控制器最终输出6对左旋的OAM模式和右旋的OAM模式。
示例性二，当多根单模光纤的总根数为3根时，这3根单模光纤的固定排布的方式是将3根单模光纤排布呈三角形。这样，模式偏振控制器最终输出3对左旋的OAM模式和右旋的OAM模式。
步骤120，对插入有多根单模光纤的玻璃套管进行拉锥，形成呈锥形的选模光子灯笼，并且形成的选模光子灯笼输出端处包括呈熔合状态的玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯，所形成的锥形包括直径最小的锥腰区，选模光子灯笼输出端处于锥腰区，选模光子灯笼输入端包括：玻璃套管的入口及入口处不同直径的多根单模光纤，入口处多根单模光纤以固定排布从入口插入玻璃套管内。
其中，上述形成的选模光子灯笼输出端处包括呈熔合状态的玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯，也可以称为类K模光纤。也就是说，类K模光纤包括：类少模光纤以及类多模光纤，其中，类少模光纤具有具有少模光纤的特征，比如，传输的模式小于10，并与将这些不同的模式的光复用进同一根光纤中进行传输。类多模光纤具有多模光纤类似的特征，比如，传输的模式大于10，并与将这些不同的模式的光复用进同一根光纤中进行传输，但是，类K模光纤并非现有技术已有的少模光纤或多模光纤。
当多根单模光纤的总根数取值范围为大于1，且小于10，这里的类K模光纤是指类少模光纤。
当多根单模光纤的总根数取值范围为大于10，这里的类K模光纤是指类多模光纤。
其中，上述对插入有多根单模光纤的玻璃套管进行拉锥，包括：将上述单模光纤纤芯的直径，都逐渐拉锥减小到亚微米级；以致光信号从单模光纤纤芯泄漏到单模光纤包层，单模光纤纤芯成为无效波导。
每根单模光纤包层和该根单模光纤邻近单模光纤包层不断熔合，逐渐形成类K模光纤的纤芯，同时，包裹光纤的玻璃套管逐渐形成了类K模光纤的包层。
选模光子灯笼从锥形的锥区到锥形的锥腰区渐变的过程中，选模光子灯笼中的模式将逐渐由选模光子灯笼输入端的单模光纤独立的导模变为选模光子灯笼输出端类K模光纤的导模。因此，选模光子灯笼可以实现多个基模向高阶模的转换并且实现复用。
本步骤单模光纤、选模光子灯笼以及模式偏振控制器的限定，分别与上述轨道角动量OAM模式复用器件的单模光纤、选模光子灯笼以及模式偏振控制器的限定相同，均能够达到相同的有益效果，在此不再赘述。
步骤130，将与选模光子灯笼输出端匹配的K模光纤的一端，熔接于选模光子灯笼输出端。
步骤140，将K模光纤的另一端以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内。其中，固定圈数的取值范围为大于0，且小于或等于20，K模光纤熔接于所述选模光子灯笼输出端，和设于模式偏振控制器之间。
本发明实施例，选模光子灯笼接收由选模光子灯笼输入端中多个单模光纤中任两个单模光纤输入的光信号，与选模光子灯笼输出端包括呈熔合状态的玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯相激发，产生并输出多个非对称高阶线偏振LP模至模式偏振控制器；
模式偏振控制器，将固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用，以及输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式。
利用选模光子灯笼输出端与少模光纤进行熔接，并将少模光纤以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器的圆环桨的凹槽上，由于少模光纤中的一个OAM模群包含相位左旋和相位右旋的两个OAM模式，因此只要在选模光子灯笼输入端输入一个基模，就可以利用玻璃套管的入口处不同直径的多根单模光纤，产生及复用N阶数OAM模群中的多个OAM模式，相较于现有技术，将输入至选模光子灯笼输入端的所有信号进行合适使用，减少了信道资源的浪费。
第三方面，下面继续对本发明实施例提供的轨道角动量OAM模式复用方法进行介绍。
如图3所示，本发明实施例还提供一种轨道角动量OAM模式复用方法，应用于上述的轨道角动量OAM模式复用器件，包括如下步骤：
步骤210，选模光子灯笼，接收由选模光子灯笼输入端中多个单模光纤中任两个单模光纤输入的光信号，与选模光子灯笼输出端包括呈熔合状态的玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯相激发，产生多个非对称高阶线偏振LP模，作为固定的LP模，选模光子灯笼输出端输出固定的LP模。
步骤220，模式偏振控制器，通过K模光纤接收固定的LP模，将固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，固定圈数为K模光纤以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内的圈数，左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式一一对应。其中，K模光纤贴合以固定圈数固定弯曲缠绕在凹槽上。
上述步骤220，可以采用如下步骤，将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差：
将两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，分别获取模式偏振控制器中圆环桨的凹槽的法线方向和切线方向的双折射线；
将模式偏振控制器中圆环桨的凹槽的法线方向和切线方向的双折射线，确定为每个偏振态高阶LP模式的两个相位差。参见图4所示。
上述步骤220，采用如下公式，将固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，也就是，将模式偏振控制器中固定缠绕的K模光纤的模式分解成为模式和偏振方向，均与x或y方向平行的四个LP模式基，比如，LPlmAx，LPlmAy，LPlmBx和LPlmBy：
以及
其中，所述LP模式，包括：选模光子灯笼输出的LPlma模式及LPlmb模式，LPlmAx以及LPlmAy分别表示选模光子灯笼输出的LPlma进入所述模式偏振控制器中被分解得到的两个正交偏振态高阶LP模式基，LPlmBx以及LPlmBy分别表示选模光子灯笼输出的LPlmb进入所述模式偏振控制器中被分解得到的两个正交偏振态高阶LP模式基，x和y表示两个正交偏振态，A和B表示所述模式偏振控制器两个简并的LP模式基的指代参数，Flm(r)是对应标量模的径向场分布，Flm(r)中的下标l表示LP模式的角向参数，m表示LP模式的径向参数，
r表示径向坐标，φ表示角向坐标。
对于选模光子灯笼输出的LPlma(或者LPlmb)模式进入模式偏振控制器，应该要和模式偏振控制器的圆环桨成90°/2l的角度，其中l为LP模式的角向参数且l∈N，并采用如下公式，将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式：
其中，OAM-L为左旋的多个OAM模式，OAM+L为右旋的多个OAM模式，i为虚部，i为π/2的相位差。这样，随着LPlma(或者LPlmb)模式在模式偏振控制器中的传播，上述四个LP模式基，将会出现如下四个相位差δAxBx，δAxAy，δAyBy，δBxBy：δAxBx为LPlmAx和LPlmBx之间的相位差，δAxAy为LPlmAx和LPlmAy之间的相位差，δAyBy为LPlmAy和LPlmBy之间的相位差，δBxBy为LPlmBx和LPlmBy之间的相位差。当δAxBx，δAxAy，δAyBy和δBxBy，通过设置模式偏振控制器中K模光纤的圈数，被累积为i等于(2n-1)π/2，2nπ，(2n-1)π/2和2nπ(n∈N)，输出端就会产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式。
当多根单模光纤的总根数为6根时，选用六模选模光子灯笼以及少模光纤，来实现一阶和二阶且包含左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式复用，具体实现如下：
少模光纤纤芯/少模光纤包层的折射率在1550nm时，分别为1.449/1.444，少模光纤纤芯直径为19.4μm。少模光纤以13.5mm的弯曲固定缠绕在了模式偏振控制器的圆环桨的凹槽内。图5(a)为本发明实施例的在少模光纤中的一阶和二阶LP模式的四组模式基。图5(d)为本发明实施例的一阶和二阶OAM模式产生的示意图，其中标记“In”的框展示了进入模式偏振控制器之前的LP11a/LP11b模和LP21a/LP21b模及其表达式。
一旦少模光纤环的角度被设置为与LP11模和LP21模分别成45°和22.5°，同时通过LP11模和LP21模的四组模式基中的任意两个模式之间的相位差，达到上述规定的状态，偏振控制器输出端将会产生分别产生OAM+1/OAM-1和OAM+2/OAM-2，如图中被标记“Out”的框内信息所示。
为了使得四组模式基的相位差达到理想状态，使用有限元方法对弯曲少模光纤进行了仿真。图5(c)为本发明实施例的经过模式偏振控制器后，各个模式基之间的相位差随模式偏振控制器中少模光纤圈数的变化曲线。从图5(c)中可以看到，当少模光纤缠绕六圈时，LP11模的四组基之间的相位差δ11AxBy，δ11AxAy，δ11AyBy和δ11BxBy分别为46.44π，2.01π，44.46π和2.05π，约等于93π/2，2π，89π/2and2π。同时，LP21模的四组模式基之间的相位差δ21AxBy，δ21AxAy，δ21AyBy和δ21BxBy分别为5.56π，0.13π，5.45π和0.08π，约等于11π/2，0，11π/2和0。因此，在后续实验中，尝试缠绕6圈少模光纤。另外，少模光纤在模式偏振控制器中缠绕6圈时，输出各个模式基之间的相位差，随随波长的变化也是基本保持稳定，如图5(d)所示，说明该OAM复用器件具有的波长带宽。
下面实验演示一阶和二阶且包含左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式产生及复用，实验装置如图6所示。图6中包括：Tl(Tunable laser，可调谐激光器)，Ta(可调衰减器，Tunable attenuator)，PC：偏振控制器PC(polarization controller，偏振控制器)包括：偏振控制器PC1和偏振控制器PC2、偏振控制器PC3和偏振控制器PC4，FC(fibercoupler，光纤耦合器)，SMF(single mode fiber，单模光纤)，MSPL，MPC，Obj(Objectivelens，物镜)，BS(beam splitter，分光器)，Cm(红外相机，Camera)。
从可调谐激光器(YOKOGAWA AQ2202)输出的1550nm光经过3×3光纤耦合器被等分为三路光，其中两路后面分别又连上2×2的光纤耦合器将其等分为四路光，通道1、通道2、通道3和通道4，分别用来产生OAM+1，OAM-1，OAM+2和OAM-2模式。另外一路被当做干涉参考光用来检测OAM的螺旋相位。图6中的偏振控制器PC(polarization controller，偏振控制器)包括：偏振控制器PC1和偏振控制器PC2、偏振控制器PC3和偏振控制器PC4，其中，偏振控制器PC1和偏振控制器PC2，用来控制通道1和通道2的光，使得选模光子灯笼输出的LP11a和LP11b模式保持正交分布。类似地，图6中的偏振控制器PC3和偏振控制器PC4，用来控制通道3和通道4的光，使得选模光子灯笼输出的LP21a和LP21b模式保持正交分布。只有简并模之间正交分布才能在输出端产生包含左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式。因此，需要制作六模选模光子灯笼。选模光子灯笼的结构以及输出模斑图展示在图7(a)、图7(b)及图7(c)中。从仿真结果中已经知道，选模光子灯笼之后的少模光纤尾纤需要在模式偏振控制器(Thorlabs，FPC030)中缠绕六圈。这里需要说明一下的是，在操作允许的条件下，模式偏振控制器的放置离选模光子灯笼越近越好，这样可以尽量减小输出简并模之间的混合，保证进入模式偏振控制器之前的简并模正交。这样从模式偏振控制器输出的光，方便经过空间准直系统和光合束器进入红外相机(Micron Viewer 7290A)进行光斑探测。
图8中上两行的图片为实验获得的模场图及其干涉图，下两行的图片为与实验对应的仿真结果。实验中，首先仔细调整模式偏振控制器和四个通道上的偏振控制器PC，通过从红外相机上观测光斑来确保LP11模和LP21模的模斑轴与模式偏振控制器的桨方向分别成45°和22.5°。模式偏振控制器和偏振控制器PC的位置调整好之后，将通道1连接上，从红外相机上获取到了OAM-1的模场图和干涉螺旋图，如图8中左边第一列所示，即单独-1所在的列。将通道1切换为通道2，保持模式偏振控制器和偏振控制器PC状态不变，从红外相机上获取到了OAM+1的模场图和干涉螺旋图，如图8中左边第二列所示，即单独+1所在的列。将通道1和通道2都连接上，获得了OAM-1和OAM+1的复用模式光斑图和干涉图。如图8中左边第三列所示，即-1和+1所在的列。同样地，通过连接通道3、通道4以及同时连接通道3和通道4，分别获得了OAM-2、OAM+2和OAM-2加OAM+2的光斑图和干涉图，如图8中第四列、第五列和第六列所示，即单独-2至-2和+2所在的列。另外，为了能够同时复用了一阶和二阶OAM模式，如图8中第七列到第十一列所示，即单独-1和+2所在的列至-1&+1&-2&+2所在的列。
为了测试该OAM复用器件的波长敏感性，对OAM复用器件进行了从1530nm到1560nm的波长扫描，同时用傅里叶级数的方法分析每个波长下的光斑图，从而得到OAM模式纯度。图9为本发明实施例的随着波长变化，测得的四个通道OAM模式图。图10为本发明实施例的每个OAM模式的纯度在C波段随波长变化的曲线。可以看到，四个通道输出的OAM模式的纯度从1540nm到1560nm均大于90％，并且绝大部分大于94％。在长波长和短波长处的模式纯度相对较低，这是由于在选模光子灯笼和少模光纤熔接处存在与波长相关的模式耦合，以及随着波长改变MPC中四个模式基的相位差会有微小的变化。图10还展示了复用器产生OAM+1、OAM-1、OAM+2和OAM-2的损耗随波长的变化关系曲线。可以看到，所有模式的损耗均小于3.8dB，且随波长保持平稳。通过优化选模光子灯笼的制造方法和选模光子灯笼与少模光纤的熔接，还有可能大幅度降低损耗。
第四方面，下面继续对本发明实施例提供的电子设备进行介绍。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图11所示，包括处理器31、通信接口32、存储器33和通信总线34，其中，处理器31，通信接口32，存储器33通过通信总线34完成相互间的通信，
存储器33，用于存放计算机程序；
处理器31，用于执行存储器33上所存放的程序时，实现如下步骤：
将不同直径的多根单模光纤，以固定排布插入玻璃套管；
对插入有多根单模光纤的玻璃套管进行拉锥，形成呈锥形的选模光子灯笼，并且形成的选模光子灯笼输出端处包括呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯，所形成的锥形包括直径最小的锥腰区，所述选模光子灯笼输出端处于所述锥腰区；
将与所述选模光子灯笼输出端匹配的K模光纤的一端，熔接于所述选模光子灯笼输出端；
将所述K模光纤的另一端以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内。
第五方面，下面继续对本发明实施例提供的电子设备进行介绍。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图12所示，包括处理器41、通信接口42、存储器43和通信总线44，其中，处理器41，通信接口42，存储器43通过通信总线44完成相互间的通信，
存储器43，用于存放计算机程序；
处理器41，用于执行存储器43上所存放的程序时，实现如下步骤：
选模光子灯笼，接收由选模光子灯笼输入端中多个单模光纤中任两个单模光纤输入的光信号，与所述选模光子灯笼输出端包括呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯相激发，产生多个非对称高阶线偏振LP模，作为固定的LP模，所述选模光子灯笼输出端输出所述固定的LP模；
模式偏振控制器，通过K模光纤接收所述固定的LP模，将所述固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，所述固定圈数为K模光纤以固定圈数固定缠绕在所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内的圈数，所述左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式一一对应。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于为，图中仅用一条粗线为，但并不为仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例提供的方法可以应用于电子设备。具体的，该电子设备可以为：台式计算机、便携式计算机、智能移动终端等。在此不作限定，任何可以实现本发明的电子设备，均属于本发明的保护范围。
相应于第二方面所示的方法，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法的步骤。
相应于第三方面所示的方法，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的轨道角动量OAM模式复用方法的步骤。
相应于第二方面所示的方法，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法的步骤。
相应于第三方面所示的方法，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的轨道角动量OAM模式复用方法的步骤。
相应于第二方面所示的方法，本发明实施例提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法的步骤。
相应于第三方面所示的方法，本发明实施例提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的轨道角动量OAM模式复用方法的步骤。
对于轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法/轨道角动量OAM模式复用方法/电子设备/存储介质/包含指令的计算机程序产品/计算机程序实施例而言，由于其基本相似于轨道角动量OAM模式复用器件实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见轨道角动量OAM模式复用器件实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法/轨道角动量OAM模式复用方法/电子设备/存储介质/包含指令的计算机程序产品/计算机程序实施例而言，由于其基本相似于轨道角动量OAM模式复用器件实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见轨道角动量OAM模式复用器件实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轨道角动量OAM模式复用器件，其特征在于，包括：
呈锥形的选模光子灯笼，包括：选模光子灯笼输入端及选模光子灯笼输出端，所述选模光子灯笼输出端处于所述锥形包括的直径最小的锥腰区，所述选模光子灯笼输入端处于所述锥形上除所述锥腰区以外的区域，
所述选模光子灯笼输入端包括：玻璃套管的入口及所述入口处不同直径的多根单模光纤，所述入口处多根单模光纤以固定排布从所述入口插入所述玻璃套管内，以及
所述选模光子灯笼输出端包括：呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，及所述出口处不同直径的多根单模光纤，所述出口处多根单模光纤包括：呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯；
熔接于所述选模光子灯笼输出端，和设于模式偏振控制器之间的K模光纤，所述K模光纤与所述选模光子灯笼输出端匹配；
所述模式偏振控制器，包括：设有凹槽的圆环桨，所述K模光纤以固定圈数固定缠绕在所述凹槽上。
2.如权利要求1所述的轨道角动量OAM模式复用器件，其特征在于，所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于1，且小于10，所述K模光纤为少模光纤。
3.如权利要求1所述的轨道角动量OAM模式复用器件，其特征在于，所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于10，所述K模光纤为多模光纤。
4.如权利要求1所述的轨道角动量OAM模式复用器件，其特征在于，所述固定圈数的取值范围为大于0，且小于或等于20。
5.一种轨道角动量OAM模式复用器件的制造方法，其特征在于，包括：
将不同直径的多根单模光纤，以固定排布插入玻璃套管；
对插入有多根单模光纤的玻璃套管进行拉锥，形成呈锥形的选模光子灯笼，并且形成的选模光子灯笼输出端处包括呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯，所形成的锥形包括直径最小的锥腰区，所述选模光子灯笼输出端处于所述锥腰区；
将与所述选模光子灯笼输出端匹配的K模光纤的一端，熔接于所述选模光子灯笼输出端；
将所述K模光纤的另一端以固定圈数固定缠绕在模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述的制造方法还包括：选取所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于1，且小于10时，选取所述K模光纤为少模光纤；或者选取所述多根单模光纤的总根数取值范围为大于10，选取所述K模光纤为多模光纤。
7.一种轨道角动量OAM模式复用方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的轨道角动量OAM模式复用器件，其特征在于，所述方法包括：
选模光子灯笼，接收由选模光子灯笼输入端中多个单模光纤中任两个单模光纤输入的光信号，与所述选模光子灯笼输出端包括呈熔合状态的所述玻璃套管的出口，呈熔合状态的单模光纤包层及泄漏至所述单模光纤包层外侧的单模光纤纤芯相激发，产生多个非对称高阶线偏振LP模，作为固定的LP模，所述选模光子灯笼输出端输出所述固定的LP模；
模式偏振控制器，通过K模光纤接收所述固定的LP模，将所述固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式，并将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差；将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式，所述固定圈数为K模光纤以固定圈数固定缠绕在所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽内的圈数，所述左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式一一对应。
8.如权利要求7所述的复用方法，其特征在于，所述将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，得到每个偏振态高阶LP模式的两个相位差，包括：
将所述两个正交偏振态高阶LP模式进行偏振和模式控制，分别获取所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽的法线方向和切线方向的双折射线；
将所述模式偏振控制器中圆环桨的凹槽的法线方向和切线方向的双折射线，确定为每个偏振态高阶LP模式的两个相位差。
9.如权利要求7或8所述的复用方法，其特征在于，采用如下公式，将所述固定的LP模分解为两个正交偏振态高阶LP模式：
以及
其中，所述LP模式，包括：选模光子灯笼输出的LPlma模式及LPlmb模式，LPlmAx以及LPlmAy分别表示选模光子灯笼输出的LPlma进入所述模式偏振控制器中被分解得到的两个正交偏振态高阶LP模式，LPlmBx以及LPlmBy分别表示选模光子灯笼输出的LPlmb进入所述模式偏振控制器中被分解得到的两个正交偏振态高阶LP模式，x和y表示两个正交偏振态，A和B表示所述模式偏振控制器两个简并的LP模式基的指代参数，Flm(r)是对应标量模的径向场分布，Flm(r)中的下标l表示LP模式的角向参数，m表示LP模式的径向参数，r表示径向坐标，φ表示角向坐标，
10.如权利要求9所述的复用方法，其特征在于，采用如下公式，所述将所有相位差进行固定圈数累积，产生并且复用左旋和右旋的多个OAM模式，输出左旋的多个OAM模式和右旋的多个OAM模式：
其中，OAM-L为左旋的多个OAM模式，OAM+L为右旋的多个OAM模式，i为虚部，i为π/2的相位差。
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