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摘要
为解决一般涡旋光纤支持传输的轨道角动量模式数量少、阶数低和传输质量差的问题，设计了一种新型结构涡旋光纤。该光纤在制作紫晶掺杂管环和石英管环的基础上，利用管环嵌套的方式提高了空气填充率。利用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对该结构光纤进行建模，并分析计算了其传输特性参数。结果表明，该光纤在不同的入射光波段以跳跃式稳定支持特定阶数的轨道角动量模式，在1500～1600 nm波长范围内可支持44个高阶轨道角动量模式稳定传输，包括较高阶数第31阶。对44个高阶模式进行详细分析发现，有效折射率差保持在10-3量级，色散平坦且色散变化均小于4.2 ps·km-1·nm-1，模式纯度均大于94.5%，有效模面积最小值为122.78μm2，非线性系数最大值为0.89 km-1·W-1，限制损耗维持在10-13～10-8dB·m-1量级之间。当弯曲半径大于8 mm时，弯曲对该光纤能够支持的轨道角动量模式数没有影响，而当弯曲半径小于8 mm时，支持的模式数随着弯曲半径的减小而减少。
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单位华北电力大学（保定）; 电子工程学院; 华北电力大学
