用于光学通信系统及光学通信的使用超材料的模式多路复用器/解复用器技术方案

一种光学系统，包含：(i)多个输入光纤；(ii)光模式多路复用器/解复用器，光模式多路复用器/解复用器耦合到所述输入光纤，所述光模式多路复用器/解复用器包括多个超材料结构，多个超材料结构具有长度并形成至少一级超材料，至少一级超材料位于光模式多路复用器/解复用器的面向输入光纤的表面上，并且至少一级超材料相对于输入光纤的轴线以60度与120度之间的角度定向；以及超表面被构造成从所述多个输入光纤中的至少一个接收具有第一模式的第一光信号，并将第一模式转换为不同的模式。并将第一模式转换为不同的模式。并将第一模式转换为不同的模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学通信系统及光学通信的使用超材料的模式多路复用器/解复用器
相关申请交叉引用
[0001]本申请根据35U.S.C.
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119要求对于申请于2020年9月30日的美国临时申请第63/085361号的优先权权益、根据35U.S.C.
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119要求对于申请于2020年1月31日的美国临时申请第62/968549号的优先权权益以及根据35U.S.C.
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119要求对于申请于2020年1月31日的美国临时申请第62/968531号的优先权权益，在此仰赖且并入此美国临时申请的内容以作为参考。

技术介绍

[0002]下文总体上涉及一或多个光纤通信系统，并且更特定而言涉及使用超材料进行光纤通信的模式多路复用器或解复用器。
[0003]光通信系统被广泛地部署以提供各种类型的通信内容，例如语音内容、视频内容、封包数据、消息收发、广播内容等等。光通信系统依赖于对共同传输光纤上的光学信号的各种类型的调整，以增加可在传输光纤上传输的信息量。

技术实现思路

[0004]本公开的系统、方法和装置各自具有几个新的和创新的方面。本概述提供了这些新的和创新的方面的一些示例，但是本公开可以包括本概述中未包括的新的和创新的方面。
[0005]根据一种具体实施例，一种光学系统，包含：(i)多个输入光纤；(ii)光模式多路复用器，光模式多路复用器耦合到输入光纤，光模式多路复用器包括多个超材料结构，多个超材料结构具有长度l并形成具有长度L和宽度W的至少一级超材料，以及a.至少一级超材料位于光模式多路复用器/解复用器的面向输入光纤的表面上，并且至少一级超材料相对于输入光纤的轴线以60度与120度之间的角度定向；以及b.超表面被构造成从多个输入光纤中的至少一个接收具有第一模式的第一光信号，并将第一模式转换为不同的模式。
[0006]根据一种具体实施例，一种光学系统，包含：(iii)多个输入光纤；(iv)光模式多路复用器，光模式多路复用器耦合到输入光纤，光模式多路复用器包括多个超材料结构，多个超材料结构具有长度l并形成具有长度L和宽度W的至少一级超材料，以及a.至少一级超材料位于光模式多路复用器/解复用器的面向输入光纤的表面上，并且至少一级超材料的长度L相对于输入光纤的轴线以60度与120度之间的角度定向；以及b.超表面被构造成从多个输入光纤中的至少一个接收具有第一模式的第一光信
号，并将第一模式转换为不同的模式。
[0007]根据一些具体实施例，一种光学系统，包含：(i)多个输入光纤；(ii)光模式多路复用器/解复用器，光模式多路复用器/解复用器耦合到输入光纤，光模式多路复用器/解复用器包括以A
×
B阵列排列的多个超材料结构，其中A≥3且B≥3，超材料结构形成至少一级超材料，以及a.至少一级超材料位于光模式多路复用器/解复用器的表面上，使得超表面的平面相对于输入光纤的轴线以60度与120度之间的角度定向；和b.超表面被构造成从多个输入光纤中的至少一个接收具有第一模式的第一光信号，并将第一模式转换为不同的模式。
[0008]根据一些具体实施例，其中A≥5、B≥5，并且多个超材料结构大于500个。根据一些具体实施例，其中A≥5、B≥5，并且多个超材料结构大于1000个(例如大于10000或大于100000)。根据一些具体实施例，其中A≥5、B≥5，并且多个超材料结构大于500个。根据一些具体实施例，A≥5、B≥5，并且多个超材料结构大于1000个(例如大于10000或大于100000，或甚至大于1000000)。根据一些具体实施例，其中A≥10、B≥10，并且多个超材料结构大于1000个。根据一些具体实施例，其中A≥10、B≥10，并且多个超材料结构大于1000个(例如大于10000或大于100000)。根据一些具体实施例，其中A≥100、B≥100，并且多个超材料结构大于1000000个。根据一些具体实施例，1000000＞A≥10；1000000＞B≥10；且多个超材料结构大于1000000(例如不小于10000000)。
[0009]根据一些具体实施例，模式多路复用器/解复用器包括厚度＞5μm(例如，厚度＞20μm，或甚至＞100μm)的基板。
[0010]根据一些具体实施例，光模式多路复用器直接耦合到输入光纤，而在它们之间没有聚焦透镜。根据一些具体实施例，至少一级超材料相对于输入光纤的轴线以在70度与110度之间的角度(例如80与100度之间，或84与97度之间)定向。根据一些具体实施例，至少一级超材料相对于输入光纤的轴线以89度至91度的角度定向。根据一些具体实施例，至少一级超材料相对于输入光纤的轴线不以直角定向。根据一些具体实施例，至少一级超材料相对于输入光纤的轴线以直角(90度)定向。根据一些具体实施例，100mm＞L＞10μm，并且100mm＞W＞10μm，例如50mm＞L＞50μm，并且50mm＞W＞50μm，或者50mm＞L＞200μm，并且50mm＞W＞200μm。
[0011]根据一些具体实施例，光学系统进一步包含光学耦合到光模式多路复用器的至少一个多纤芯或多模光纤，其中至少一个多纤芯或多模光纤接收来自光模式多路复用器的输出光束。根据一些具体实施例，至少一根多纤芯或多模光纤耦合到光模式多路复用器并从光模式多路复用器接收不同的光模式，而在光模式多路复用器和至少一个多纤芯或多模光纤之间不放置任何聚焦透镜。
[0012]根据一些具体实施例，输入光纤直接黏附到光学多路复用器的输入表面。根据一些具体实施例，输入光纤通过连接器或耦合器耦合到光模式多路复用器。
[0013]根据一些具体实施例，多个超材料结构中的每个超材料结构具有长度l，其中5μm＞l＞100nm，例如10μm＞l＞50nm。根据一些具体实施例，多个超材料结构中的每个超材料结构具有长度l，其中5μm＞l＞100nm，并且多个超材料结构的长度定向为垂直于基板。根据
一些具体实施例，多个超材料结构中的每个超材料结构具有长度l，其中5μm＞l＞100nm(例如200nm与5微米之间)，并且多个超材料结构的长度定向为平行于输入光纤的轴线。根据至少一些具体实施例，多个超材料结构以至少3
×
3的阵列布置。根据至少一些具体实施例，多个超材料结构以至少3
×
3的阵列布置。根据一些具体实施例，至少一级超材料包括至少1000个超材料结构。
[0014]根据一些具体实施例，一种光学系统，包含：(i)N个输入光纤，其中所述输入光纤为单模光纤且N≥2；(ii)光模式多路复用器或解复用器，光模式多路复用器或解复用器耦合到输入光纤并包括M个超材料级，其中M≥2；(iii)以及至少一个多纤芯或多模光纤，至少一个多纤芯或多模光纤耦合到光模式多路复用器或解复用器，其中光模式多路复用器或解复用器经配置为将从输入光纤接收的单模输入转换为N个不同的空间模式，并通过多纤芯或多模光纤发送它们(iv)光模式多路复用器或解复用器包括具有长度l的多个超材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统，包含：(i)多个输入光纤；(ii)光模式多路复用器/解复用器，所述光模式多路复用器/解复用器耦合到所述输入光纤，所述光模式多路复用器/解复用器包括多个超材料结构，所述多个超材料结构具有长度l并形成具有长度L和宽度W的至少一级超材料，以及a.所述至少一级超材料位于所述光模式多路复用器/解复用器的面向所述输入光纤的表面上，并且所述至少一级超材料的所述长度L相对于所述输入光纤的轴线以60度与120度之间的角度定向；以及b.所述超表面被构造成从所述多个输入光纤中的至少一个接收具有第一模式的第一光信号，并将所述第一模式转换为不同的模式。2.如权利要求1所述的光学系统，其中所述至少一级超材料相对于所述输入光纤的所述轴线以在70度与110度之间的角度定向。3.如权利要求2所述的光学系统，其中所述至少一级超材料相对于所述输入光纤的所述轴线以在80度与100度之间的角度定向。4.如权利要求1所述的光学系统，其中所述至少一级超材料相对于所述输入光纤的所述轴线不以直角定向。5.如权利要求1所述的光学系统，其中所述至少一级超材料相对于所述输入光纤的所述轴线以89度至91度的角度定向。6.如权利要求1所述的光学系统，其中所述至少一级超材料相对于所述输入光纤的所述轴线以直角定向。7.如权利要求1所述的光学系统，进一步包含光学耦合到所述光模式多路复用器的至少一个多纤芯或多模光纤，其中所述至少一个多纤芯或多模光纤接收来自所述光模式多路复用器/解复用器的所述输出光束。8.如权利要求2所述的光学系统，其中所述至少一个多纤芯或多模光纤耦合到所述光模式多路复用器/解复用器，并接收来自所述光模式多路复用器/解复用器的所述不同的模式，而在所述至少一个多纤芯或多模光纤和所述光模式多路复用器/解复用器之间没有任何聚焦透镜。9.如权利要求1所述的光学系统，其中所述输入光纤直接黏附到所述光模式多路复用器/解复用器的输入表面。10.如权利要求1所述的光学系统，其中所述输入光纤通过连接器接口耦合到所述光模式多路复用器/解复用器。11.如权利要求1所述的光学系统，其中所述多个超材料结构中的每个超材料结构具有所述长度l，其中5μm＞l＞100nm，并且所述多个超材料结构的所述长度定向为垂直于所述基板。12.如权利要求1所述的光学系统，其中所述多个超材料结构中的每个超材料结构具有所述长度l，其中5μm＞l＞100nm，并且所述多个超材料结构的所述长度定向为平行于所述输入光纤的所述轴线。13.如权利要求1所述的光学系统，其中100mm＞L＞10μm，并且100mm＞W＞10μm。14.一种光学系统，包含：
(i)N个输入光纤，其中所述输入光纤为单模光纤且N≥2；(ii)光模式多路复用器/解复用器，所述光模式多路复用器/解复用器耦合到所述输入光纤并包括M个超材料级，其中M≥2；(iii)以及至少一个多纤芯或多模光纤，所述至少一个多纤芯或多模光纤耦合到所述光模式多路复用器/解复用器，其中所述光模式多路复用器/解复用器经配置为将从所述输入光纤接收的单模输入转换为...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：哈佛学院董事及会员团体，
类型：发明
国别省市：