环状光纤椭圆双折射对OAM模式一阶PMD的关键影响

本文主要探讨了环状光纤椭圆双折射对一阶轨道角动量（OAM）模式偏振模色散（PMD）的影响。在研究中，作者基于环状光纤的OAM-PMD动态方程和固定双折射级联模型，构建了一个理论框架，着重分析了椭圆形状对OAM模式下本征奇偶模有效折射率差的效应，以及一阶OAM-PMD系数随角频率的变化规律。 首先，通过数学推导，作者得到了关于OAM模式的一阶OAM-PMD系数的精确表达式，这个系数是衡量在环状光纤中不同OAM模式之间因双折射引起的相位延迟差异的重要参数。椭圆双折射作为几何效应，会使得光在传播过程中经历不同的折射路径，进而影响到OAM模式的稳定性。 实验仿真结果显示，OAM模式的一阶OAM-PMD系数不仅受其对应奇偶模有效折射率差的直接影响，而且会随着光的角频率变化而变化。这意味着在实际光通信系统中，当传输的光波长发生变化时，OAM模式的性能可能会有所波动。特别是对于具有较大椭圆度的环状光纤，这种效应更为显著，低阶OAM模式受到的影响更为明显。 这一发现对于OAM模式在光通信中的应用具有重要影响，因为OAM模式复用系统依赖于各模式间的相位同步来保持高效的信息传输。较大的OAM-PMD系数会导致信号失真、模式间干扰，甚至可能导致信号无法有效传输，从而严重限制了系统的传输距离和整体性能。 因此，优化环状光纤的几何设计，如减小椭圆度，或者研发新的材料和制造工艺以控制双折射，是提高OAM光通信系统稳定性和可靠性的重要手段。本文的研究成果对于深入理解OAM光通信系统的物理机制，以及开发新型的高性能光通信技术具有重要意义。