为支持光子轨道角动量(OAM)模式大容量通信传输, 文章探讨了新型OAM信号传输光纤的设计与制备技术, 满足大幅度提高通信系统频谱效率和容量对特殊光纤的需求。文章模拟和评估了OAM模式在不同波导结构光纤中的模式特性和传播效果, 研究结果表明, 提高芯—包层折射率差有利于高阶OAM模式传输, 降低了光纤内部的各种微扰。采用等离子体化学气相沉积工艺, 高精度实现了设计的折射率剖面, 并成功拉制了高质量的OAM光纤, 其支持50 km传输28个有效OAM通道的渐变折射率; 开发出了可支持96个有效OAM通道的三环芯层结构传输光纤。同时, 针对新型传输需求, 通过对精确制备技术进行模拟, 研究开发出了保偏型OAM传输光纤和OAM掺铒光纤等支持更多OAM模式稳定传输的新型光纤。

保偏光纤是光纤陀螺的核心元件, 随着光纤陀螺对精度和小型化的需求越来越强烈, 光纤的外形尺寸在不断减小。针对在减小光纤外径的同时保持光纤的优异性能这一难题, 文章对细径保偏光纤的波导结构和双折射条件进行了理论研究, 提出了60/100 μm(包层/涂层)细径保偏光纤的波导结构设计方法, 实现了基于等离子体化学气相沉积工艺和特殊拉丝技术的细径保偏光纤研制, 并通过小弯曲条件和温度变化等大量环境试验, 对细径保偏光纤的可靠性进行了研究, 结果表明, 所研制的60/100 μm细径保偏光纤具有优越的性能和良好的可靠性, 可满足光纤陀螺的应用需求。

为解决信息量快速增长带来的传输容量不足问题，提出了一种可用于光子轨道角动量(OAM)传输的新型光纤，并对其研制技术进行了研究。采用等离子体化学气相沉积(PCVD)技术解决了高折射率环形纤芯结构光纤预制棒应力损伤难题，通过反复的工艺研究与验证，形成了环形纤芯光纤高稳态拉丝工艺技术，实现了该光纤的研制。该光纤具有环形结构，在实现±1、±2阶OAM信号传输的同时，光纤的传输损耗仍能保持较低的水平，可满足较长距离的OAM大容量信号传输需求。