CN113346977B - 一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，通过在少模光纤模分复用系统传输链路中每隔一定的距离加入四个模式循环转换器，光纤中传输的任意一种模式的光信号都会在传输过程中完成四次转换，从而实现在每个通道中都有四种模式走过了相同的距离，使得每个通道间不存在因模式差异而导致的差分模式群时延和模式相关损耗，从而有效补偿模分复用系统链路中的信道损伤。无需预知少模光纤的差分模式群时延常数和模式相关损耗即可对模分复用系统损伤进行补偿，避免了复杂的实验测量过程，降低了接收端算法的复杂度，提高了系统传输容量，有利于少模光纤模分复用系统的实际应用。

Description

一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统。

背景技术

随着互联网及其相关业务的飞速发展，人们对光纤通信容量的要求也在不断提高。光纤传输容量的提升必然伴随着光纤输入功率的增加，在高功率情形下，光纤的非线性效应影响不可忽视，因而存在香农极限，即单根单模光纤可传输的数据难以超过100Tb/s。所以人们开始寻找新的技术，以期能够进一步提高现有光纤通信系统的传输容量和提高频谱效率。光纤中空分复用技术是一种新型复用技术，通过利用传输信号在空间中的正交性进行相互独立的信息传输，从而实现了光纤通信系统容量成倍数的扩大。少模光纤中的模分复用技术则作为一种空分复用技术，是目前极具竞争力的扩容方案之一。

但是，在实际的少模光纤模分复用系统中，差分模群时延和模式相关损耗是两种重要损伤，进而劣化了信号接受质量并限制了系统传输距离。因此对模分复用系统中的损伤进行补偿很有必要。目前补偿方法主要有两大类：一是通过算法补偿，例如采用频域均衡算法，但对于多模传输系统来说，总体损伤非常大，导致接收端多进多出算法补偿复杂度和系统搭建成本仍然很高，在实际应用中有诸多不便；二是通过器件补偿，目前已经有低差分模群时延和低模式相关损耗的少模光纤被研制出来，但这种光纤需要特殊制造工艺，加工困难，同时光纤器件本身尺寸较大，不利于小型化、集成化的要求。因此，如何高性能、低成本、易加工地补偿模分复用系统损伤是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，由此解决现有的模分复用系统补偿方法复杂度高、成本高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，包括：四个等距离插入在少模光纤中的模式循环转换器，使得所述系统每一信道最终输出的模分复用信号的模式与最初输入的模分复用信号保持一致；所述模式循环转换器包括依次连接的输入多模波导、TE模式转换器、偏振模式转换器、TM模式转换器和输出多模波导；

所述输入多模波导用于输入TE₀、TE₁、TM₀、TM₁四种模式的光信号；

所述TE模式转换器用于将所述输入多模波导输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信号分别转换为TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述偏振模式转换器用于将TE模式转换器输出的TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，TE₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述TM模式转换器用于将偏振模式转换器输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得所述TM₀、TM₁模式的光信号分别转换为TM₁、TM₀模式，TE₀、TE₁模式的光信号保持不变；

所述输出多模波导用于输出TM₁、TE₀、TE₁、TM₀四种模式的光信号。

优选地，所述TE模式转换器包括：TE模式Y分支分束器，用于将基模或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第一上干涉臂，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TE模式相移器，用于传输所述两束基模光波中的另一路光波，并对其相位进行调控；

TE模式Y分支耦合器，用于将所述两束基模光波合束。

优选地，所述TE模式相移器包括：TE输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TE相控波导中；

TE相控波导，用于控制TE基模产生π的奇数倍相变或TM基模产生π的偶数倍相变；

TE输出锥形波导，用于将TE相控波导的输出耦合至TE模式Y分支耦合器中。

优选地，所述TM模式转换器包括：TM模式Y分支分束器，用于将基模光波或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第二上干涉臂，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TM模式相移器，用于传输所述两束基模光波中的另一束光波，并对其相位进行调控；

TM模式Y分支耦合器，用于将所述两束基模光波合束。

优选地，所述TM模式相移器包括：

TM输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TM相控波导中；

TM相控波导，用于控制TM基模产生π的奇数倍相变或TE基模产生π的偶数倍相变；

TM输出锥形波导，用于将TM相控波导的输出耦合至TM模式Y分支耦合器中。

优选地，所述偏振模式转换器包括：上层绝热渐变锥形波导，用于传输各模式光信号的光场能量；

下层绝热渐变波导，用于将TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，并使得TE₀、TM₁模式的光信号的模式保持不变。

优选地，所述偏振模式转换器和TM模式转换器之间还连接有锥形模斑转换器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比能够取得下列有益效果：

(1)通过在少模光纤模分复用系统传输链路中每隔一定的距离加入四个模式循环转换器，光纤中传输的任意一种模式的光信号都会在传输过程中完成四次转换，从而实现在每个通道中都有四种模式走过了相同的距离，使得每个通道间不存在因模式差异而导致的差分模式群时延和模式相关损耗，从而有效补偿模分复用系统链路中的信道损伤。

(2)无需预知少模光纤的差分模式群时延常数和模式相关损耗即可对模分复用系统损伤进行补偿，避免了复杂的实验测量过程，降低了接收端算法的复杂度，提高了系统传输容量，有利于少模光纤模分复用系统的实际应用。

(3)模式循环转换器被制造于SOI片上，既可以作为专用器件单独生产，也可以与其他器件或链路集成生产，例如可以集成到滤波器、光放大器等元件中，还可以根据实际需要灵活调整与少模链路中其他器件的组合方式，从而提高信号传输系统的集成度，具有较高的灵活性。

附图说明

图1为本发明提供的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统结构示意图；

图2为本发明提供的模式循环转换器结构示意图；

图3为本发明提供的模式循环转换器工作过程逻辑图；

图4为本发明提供的TE模式转换器结构俯视图；

图5为本发明提供的TM模式转换器结构俯视图；

图6为本发明提供的偏振模式转换器结构俯视图和截面图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-输入多模波导；2-TE模式转换器；3-模式转换器；4-锥形模斑转换器；5-TM模式转换器；6-输出多模波导；7-TE模式Y分支分束器；8-第一上干涉臂；9-TE模式相移器；10-TE模式Y分支耦合器；11-上层绝热渐变锥形波导；12-下层绝热渐变波导；13-TM模式Y分支分束器；14-第二上干涉臂；15-TM模式相移器；16-TM模式Y分支耦合器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，如图1所示，包括：四个等距离插入在少模光纤中的模式循环转换器，使得所述系统每一信道最终输出的模分复用信号的模式与最初输入的模分复用信号保持一致。

具体地，以四种模式承载的模分复用信号在光纤链路中传输；四个等距离插入在少模光纤中的模式循环转换器用于实现信号四种模式的循环转换，使得所述系统每一信道最终输出的模分复用信号的模式与最初输入的模分复用信号保持一致：如图1所示，输入所述系统的LP_01x模的光信号，经四个模式循环转换器转换后，依次转换为LP_11ay、LP_01y、LP_11ax，并最终转换为LP_01x模的光信号输出所述系统；类似地，输入所述系统的LP_11ax模的光信号，依次转换为LP_01x、LP_11ay、LP_01y、LP_11ax；输入所述系统的LP_01y模的光信号，依次转换为LP_11ax、LP_01x、LP_11ay、LP_01y；输入所述系统的LP_11ay模的光信号依次转换为LP_01y、LP_11ax、LP_01x、LP_11ay。

通过在一段模分复用系统传输链路中每隔一定的距离加入四个模式循环转换器，光纤中传输的任意一种模式的光信号都会在传输过程中完成四次转换，这样就可以实现在每个通道中都有四种模式走过了相同的距离，使得每个通道间不存在因模式差异而导致的差分模式群时延和模式相关损耗，从而有效补偿模分复用系统链路中的信道损伤。

其中，所述模式循环转换器包括依次连接的输入多模波导、TE模式(TransverseElectric，横电)转换器、偏振模式转换器、TM(Transverse Magnetic，横磁)模式转换器和输出多模波导。

所述输入多模波导用于输入TE₀(横电基模)、TE₁(横电一阶模)、TM₀(横磁基模)、TM₁(横磁一阶模)四种模式的光信号；所述TE模式转换器用于将所述四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信号分别转换为TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁的光信号保持不变；

所述偏振模式转换器将TE模式转换器输出的TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，并使得TE₀、TM₁模式的光信号的模式保持不变；

所述TM模式转换器用于将偏振模式转换器输出的TM₀、TE₁、TE₀、TM₁四种模式的光信号分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得所述TM₀、TM₁模式的光信号分别转换为TM₁、TM₀模式，TE₀、TE₁模式的光信号的模式保持不变；所述输出多模波导用于输出TM₁、TM₀、TE₀、TE₁四种模式的光信号。

进一步地，所述偏振模式转换器和TM模式转换器之间还连接有锥形模斑转换器。

具体地，如图2所示，所述模式循环转换器包括：依次连接的输入多模波导1、TE模式转换器2、偏振模式转换器3、锥形模斑转换器4、TM模式转换器5和输出多模波导6。TE模式转换器的输入端与输入多模波导相连，输出端与偏振模式转换器的输入端相连，偏振模式转换器的输出端与锥形模斑转换器的一端相连，锥形模斑转换器的另一端与TM模式转换器的输入端相连，TM模式转换器的输出端与输出多模波导相连。光信号从输入多模波导输入，经过中间的模式转换结构转换成对应的模式并从输出多模波导输出。

所述输入多模波导用于传输输入多模光波；所述TE模式转换器用于将经由输入多模波导输入的TE₀或TE₁模式分别转换为TE₁或TE₀模式并输入到偏振模式转换器中，且不影响TM₀或TM₁模式传输，即，由输入多模波导输入的TM₀或TM₁模式通过TE模式转换器不会发生转换并保持原有的模式输入到偏振模式转换器中。

所述偏振模式转换器用于将经由TE偏振模式转换器输出的TE₁或TM₀模式通过偏振模式转换器后分别转换为TM₀或TE₁模式并输入到锥形模斑转换器中，且不影响TE₀或TM₁模式传输，即，经由偏振模式转换器输出的TE₀或TM₁模式通过偏振模式转换器不会发生转换并保持原有的模式输入到锥形模斑转换器中。

所述锥形模斑转换器用于将弱限制大截面光波导中的光斑绝热地转换为强限制小截面光波导中的光斑。

所述TM模式转换器用于将经由输入多模波导输入的TM₀或TM₁模式通过TM模式转换器分别转换为TM₁或TM₀模式并输入到输出多模波导中，且不影响TE₀或TE₁模式传输，即，由输入多模波导输入的TE₀或TE₁模式通过TM模式转换器不会发生转换并保持原有的模式输入到输出多模波导中；所述输出多模波导用于传输输出多模光波。

所述模式循环转换器被制造于SOI(绝缘体上的硅)片上，顶层硅厚度为340nm，折射率为3.47，衬底和上包层为二氧化硅材料，折射率为1.445。

可以理解是，在少模光纤的模分复用信号LP_01x、LP_11ax、LP_01y、LP_11ay输入至本发明提供的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统之前，通过光栅耦合器转换为TE₀、TE₁、TM₀、TM₁模式。

如图3所示，每一种输入模式经过一个模式转换器后，都会转换成一种对应模式或者不发生转换，如此从输入多模波导输入的模式在经过整个模式循环转换器后会在输出多模波导处接收到转换后与之对应的唯一模式，具体而言，TE₀模式被转换为TM₁模式，TE₁模式被转换为TE₀模式，TM₀模式被转换为TE₁模式，TM₁模式被转换为TM₀模式，这样便完成了一次模式的循环转换过程。也即，所述模式循环转换器通过三个模式转换器的级联结构，能够实现输入TE₀、TE₁、TM₀或TM₁模式到输出TM₁、TE₀、TE₁或TM₀模式的转换。

本发明提供的模式循环转换器可实现光纤中模分复用信号多模式的循环转换，使得模分复用系统中的链路损伤得到补偿，降低了接收端算法的复杂度，提高了系统传输容量。

进一步地，所述TE模式转换器包括：TE模式Y分支分束器7，用于将基模光波或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第一上干涉臂8，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TE模式相移器9，用于传输所述两束基模光波中的另一路光波，并对其相位进行调控；

TE模式Y分支耦合器10，用于将所述两束基模光波合束。

进一步地，所述TE模式相移器包括：TE输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TE相控波导中；

TE相控波导，用于控制TE基模产生π的奇数倍相变或TM基模产生π的偶数倍相变；

TE输出锥形波导，用于将TE相控波导的输出耦合至TE模式Y分支耦合器中。

为了方便更好的理解，此处结合公式推导和理论模型对相移器的工作原理进行论述。光波通过波导传播一段距离后的相位

可以表示为：

其中，

为光波的初始相位，L为光波传播的距离，β为光波在波导中的传播常数，定义为：β＝k₀·n_eff＝(2π/λ)·n_eff；其中，λ为光波波长，n_eff为波导中模式的有效折射率。

在波导宽度不同和模式偏振态不同的情况下，各个模式的有效折射率也不相同，相移器的原理就是同一模式的光波在不同宽度波导中传播相同的距离后，由于不同宽度波导中模式的有效折射率不同导致光程差，进而产生了相位差，这两束具有相位差的光波经Y分支耦合器耦合后产生了新的模式。本发明中的TE模式相移器和TM模式相移器经过特殊设计，TE模式相移器可以使经过相移器的TE₀模式光波附加了π的奇数倍相位，TM₀模式光波附加了π的偶数倍相位；TM模式相移器可以使经过相移器的TM₀模式光波附加了π的奇数倍相位，TE₀模式光波附加了π的偶数倍相位。

如图4所示，TE模式转换器包括与输入多模波导相连的TE模式Y分支分束器，该分束器的一路与上干涉臂相连，另一路与TE模式相移器相连，两路的输出端与TE模式Y分支耦合器连接。

优选地，各具体参数如下：Y分支器长度l_TE0＝10μm，分支角θ_TE＝12°，TE模式Y分支分束与耦合器和上干涉臂单模波导宽度为w_TE1＝0.5μm，上干涉臂长度l_{arm_TE}＝9.1μm，TE输入和输出锥形波导长度l_TE＝1μm，TE模式相移器波导宽度为w_TE2＝0.95μm,相移器波导长度l_{phase_TE}＝7.1μm。

当输入TE₀模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相同的两束TE₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TE模式相移器后附加了π的奇数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出得到TE₁模式。

当输入TE₁模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相反的两束TE₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TE模式相移器后附加了π的奇数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出得到TE₀模式。

当输入TM₀模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相同的两束TM₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TE模式相移器后附加了π的偶数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出仍得到TM₀模式。

当输入TM₁模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相反的两束TM₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TE模式相移器后附加了π的偶数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出仍得到TM₁模式。

进一步地，所述TM模式转换器包括：TM模式Y分支分束器13，用于将基模光波或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第二上干涉臂14，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TM模式相移器15，用于传输所述两束基模光波中的另一束光波，并对其相位进行调控；

TM模式Y分支耦合器16，用于将所述两束基模光波合束。

进一步地，所述TM模式相移器包括：

TM输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TM相控波导中；

TM相控波导，用于控制TM基模产生π的奇数倍相变或TE基模产生π的偶数倍相变；

TM输出锥形波导，用于将TM相控波导的输出耦合至TM模式Y分支耦合器中。

具体地，如图5所示，TM模式转换器包括与输入多模波导相连的TM模式Y分支分束器，该分束器的一路与上干涉臂相连，另一路与TM模式相移器相连，两路的输出端与TM模式Y分支耦合器连接。

优选地，各具体参数如下：Y分支器长度w_TM0＝10μm，分支角θ_TM＝12°，TM模式Y分支分束与耦合器和上干涉臂单模波导宽度为w_TM1＝0.5μm，上干涉臂长度l_{arm_TM}＝12.1μm，TM输入和输出锥形波导长度l_TM＝1.5μm，TE模式相移器波导宽度为w_TM2＝1.02μm，相移器波导长度l_{phase_TM}＝9.1μm。

当输入TM₀模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相同的两束TM₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TM模式相移器后附加了π的奇数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出得到TM₁模式。

当输入TM₁模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相反的两束TM₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TM模式相移器后附加了π的奇数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出得到TM₀模式。

当输入TE₀模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相同的两束TE₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TM模式相移器后附加了π的偶数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出仍得到TE₀模式。

当输入TE₁模式时，经过对称的Y分支分束器分成功率相等、相位相反的两束TE₀模式光波，其中一路光通过上干涉臂传输，另一路光经过TM模式相移器后附加了π的偶数倍相位，经由Y分支耦合器耦合输出仍得到TE₁模式。

进一步地，所述偏振模式转换器包括：上层绝热渐变锥形波导11，用于传输各模式光信号的光场能量；

下层绝热渐变波导12，用于将TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，并使得TE₀、TM₁模式的光信号的模式保持不变。

具体地，如图6所示，偏振模式转换器包括上层绝热渐变锥形波导和下层绝热渐变波导，上层绝热渐变锥形波导输入端宽度w_P1＝0.8μm,输出端宽度w_P2＝1.1μm，波导长度l_P＝200μm，下层绝热渐变波导输入端宽度与输出端宽度与上层相同，中心最大宽度w_P3＝2μm，最大宽度位于波导长度l_P1＝150μm处。器件总体呈脊型波导结构，由于该波导结构上下对称性被破坏，导致模式杂化现象的产生。当波导宽度逐渐增加时，各个模式有效折射率增大，并在某一宽度下TM₀与TE₁模式的有效折射率曲线相交，模式发生杂化，当波导宽度继续增大时，传输的模式向着另一种模式转化，这样就完成了TM₀与TE₁模式的相互转换，而对其它经过的模式无影响。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，包括：四个等距离插入在少模光纤中的模式循环转换器，使得所述系统每一信道最终输出的模分复用信号的模式与最初输入的模分复用信号保持一致；所述模式循环转换器包括依次连接的输入多模波导、TE模式转换器、偏振模式转换器、TM模式转换器和输出多模波导；

所述输入多模波导用于输入TE₀、TE₁、TM₀、TM₁四种模式的光信号；

所述TE模式转换器用于将所述输入多模波导输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信号分别转换为TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述偏振模式转换器用于将TE模式转换器输出的TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，TE₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述TM模式转换器用于将偏振模式转换器输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得所述TM₀、TM₁模式的光信号分别转换为TM₁、TM₀模式，TE₀、TE₁模式的光信号保持不变；

所述输出多模波导用于输出TM₁、TE₀、TE₁、TM₀四种模式的光信号；

所述TE模式转换器包括：TE模式Y分支分束器，用于将基模或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第一上干涉臂，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TE模式相移器，用于传输所述两束基模光波中的另一路光波，并对其相位进行调控；

TE模式Y分支耦合器，用于将所述两束基模光波合束；

所述TM模式转换器包括：TM模式Y分支分束器，用于将基模光波或一阶模光波分成强度相等的两束基模光波；

第二上干涉臂，用于传输所述两束基模光波中的任一束光波；

TM模式相移器，用于传输所述两束基模光波中的另一束光波，并对其相位进行调控；

TM模式Y分支耦合器，用于将所述两束基模光波合束；

所述模式循环转换器被制造于SOI片上。

2.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述TE模式相移器包括：TE输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TE相控波导中；

TE相控波导，用于控制TE基模产生π的奇数倍相变或TM基模产生π的偶数倍相变；

TE输出锥形波导，用于将TE相控波导的输出耦合至TE模式Y分支耦合器中。

3.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述TM模式相移器包括：

TM输入锥形波导，用于将分束所得的基模光波低损耗地耦合至TM相控波导中；

TM相控波导，用于控制TM基模产生π的奇数倍相变或TE基模产生π的偶数倍相变；

TM输出锥形波导，用于将TM相控波导的输出耦合至TM模式Y分支耦合器中。

4.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述偏振模式转换器包括：上层绝热渐变锥形波导，用于传输各模式光信号的光场能量；

下层绝热渐变波导，用于将TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，并使得TE₀、TM₁模式的光信号的模式保持不变。

5.如权利要求1所述的少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，其特征在于，所述偏振模式转换器和TM模式转换器之间还连接有锥形模斑转换器。

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