长周期光纤光栅具有低后向反射、低串扰、低插入损耗、体积小、兼容于光纤和制备工艺简单等优点,在光纤通信系统中被广泛应用。长周期光纤光栅能够激励基模向同向传输的高阶模耦合,近年来,为了实现模分复用系统中的模式转换,基于少模长周期光纤光栅的模式转换方法得到极大的关注和发展。论文基于光纤光栅全矢量耦合模理论,针对基模HE11到高阶纤芯矢量模式(TE01、TM01和HE21)的转换特性进行了研究,主要内容如下:1.研究了阶跃型少模机械微弯长周期光纤光栅（Micro-bend long period fibergrating,MBLPFG）的矢量模式耦合特性,探究机械MBLPFG的光栅周期、微弯幅度、光栅长度以及耦合系数对矢量模式耦合的影响。结果表明,耦合系数与微弯幅度成正比,通过施加压力改变光纤的微弯幅度可以有效调谐光栅矢量模式耦合强度。2.提出基于反抛物线型少模机械MBLPFG的矢量模式转换方法。结果表明,反抛物线型少模机械MBLPFG在微弯幅度、光栅长度以及耦合系数上与阶跃型少模机械MBLPFG有类似的特性。但与阶跃型少模光纤相比,反抛物型少模光纤支持矢量模式简并分离,基于此光纤的机械MBLPFG可以在特定波长处激发特定的高阶矢量模式(TE01、TM01和HE21),基模向高阶模式转换的谐振波长间隔大于60nm,并且谐振波长的调谐范围可达100nm。3.研究了基于环形光纤的倾斜长周期光纤光栅（Tilted long period fiber grating,TLPFG）的矢量模式耦合特性,分析了倾斜角度、幅度函数、光栅长度以及耦合系数对模式转换的影响。结果表明,该光栅可在不同波长处实现基模到特定的高阶矢量模式(TE01,TM01和HE21)的转换,波长间隔大于150nm。随着光栅长度的增加,模式转换经历了欠耦合、满耦合和过耦合的过程。随着幅度函数的增大,模式间发生过耦合,转换效率先增大后减小,同时谐振波长蓝移。倾斜角度在模式转换中起着关键作用,当倾斜角度为84°附近时,可获得最大的模式转换效率。论文研究了少模长周期光纤光栅的矢量模式转换特性,对设计以及制造基于少模长周期光纤光栅的模式转换器具有一定指导意义。所提出的基于反抛物线型少模光纤的机械MBLPFG和基于环形光纤的TLPFG在矢量模式复用、涡旋光束生成以及轨道角动量（Orbital angular momentum,OAM）复用中有潜在的应用价值。
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