椭圆双折射对环状光纤一阶OAM-PMD效应研究

"这篇研究论文探讨了环状光纤中椭圆双折射对一阶轨道角动量（OAM）-偏振模色散（PMD）的影响。文章通过建立OAM-PMD的动态方程和椭圆双折射的级联模型，推导了一阶OAM-PMD系数的方程，并通过仿真分析了环状光纤椭圆度增加时，对OAM模式有效折射率差及一阶OAM-PMD系数的影响。研究发现，OAM模式的一阶OAM-PMD系数不仅与对应奇偶模的有效折射率差有关，还会随着角频率的变化而变化。此外，环状光纤的椭圆度增大将导致一阶OAM-PMD系数增大，特别是对相对低阶的OAM模式影响更为显著，这将对OAM复用系统的性能和传输距离产生负面影响。该研究由来自不同机构的三位作者共同完成，包括史丙鑫、张霞和白成林，他们在光通信、非线性系统等领域有深入研究。" 这篇论文详细分析了在环状光纤通信系统中，由于光纤结构的椭圆双折射特性导致的轨道角动量模式（OAM）的偏振模色散（PMD）问题。OAM是一种特殊的光波模式，它具有独特的空间分布，使得光携带了额外的角动量，这在光通信领域有着潜在的应用价值，如增加信道容量。然而，PMD是光纤通信中的一个主要问题，它会导致光信号的偏振态随机变化，从而降低通信质量。 研究者首先基于环状光纤的物理模型建立了OAM-PMD的动态方程，这个方程描述了在光纤中传播时，OAM模式如何受到PMD的影响。然后，他们引入了一个固定双折射级联模型来模拟椭圆双折射效应。通过这个模型，他们能够推导出一阶OAM-PMD系数的数学表达式。 接下来，研究人员进行了数值仿真，仿真结果显示，OAM模式的一阶OAM-PMD系数不仅依赖于OAM模式对应的奇偶模的有效折射率差，而且还随入射光的角频率变化。这意味着在不同的工作频率下，OAM信号的PMD效应可能有很大差异，对通信系统的稳定性和效率构成挑战。 进一步，论文指出，环状光纤的椭圆度增大将加剧这种影响。当光纤的形状偏离理想圆形时，椭圆双折射效应增强，导致一阶OAM-PMD系数增大。这一现象对于低阶OAM模式尤为明显，因为它们更容易受到光纤几何不规则性的干扰。因此，椭圆双折射效应可能会限制高容量OAM复用系统的实际应用，缩短其可传输距离。 这项研究揭示了椭圆双折射在环状光纤中对OAM通信的重要影响，为优化光纤设计和开发更稳定的OAM通信系统提供了理论依据。未来的研究可能会集中在如何减少或补偿这种影响，以提高OAM光通信的性能和可靠性。