3.1. Propriétés des modes OAM
Les modes de moment angulaire orbital (OAM) sont notés 𝑂𝐴𝑀𝑙, 𝑚 dans la fibre, où 𝑙 est la charge
topologique, m est l'ordre radial du mode dans la direction radiale.
Les modes OAM peuvent être formés par le mode pair et impair vectoriel de 𝐻𝐸𝑙 + 1, 𝑚 ou 𝐸𝐻𝑙 − 1,
𝑚 grâce à des combinaisons cohérentes, qui peuvent être résumées avec les formules suivantes [17]
où le signe ‘‘ ± ’’ en exposant indique la droite et la gauche de la polarisation circulaire, le signe ‘‘ ± 𝑙 ’’
indique la direction de la rotation du front d’onde.
Étant donné que des modes d'ordre radial supérieurs (𝑚> 1) pourraient perturber les modes OAM de
multiplexage et de démultiplexage [21], nous ne considérons ici que les modes d'ordre radial bas (𝑚
= 1).
Alors que les modes OAM ont les mêmes 𝑙 et 𝑚, nous les appelons un groupe de modes OAM.
Lorsque 𝑙 = 1, le groupe OAM possède 2 états OAM, lorsque 𝑙> 1, les groupes OAM ont 4 états OAM.
La figure 2 (a) illustre les distributions d'intensité de certains modes propres (𝐻𝐸29,1, 𝐸𝐻27,1,
𝐻𝐸28,1, 𝐸𝐻26,1, 𝐻𝐸3,1, 𝐸𝐻1,1, 𝐻𝐸2,1), tandis que la figure 2 (b) présente la phase de front d'onde
de 𝑂𝐴𝑀28,1, 𝑂𝐴𝑀27,1, 𝑂𝐴𝑀2,1, 𝑂𝐴𝑀1,1 dans la fibre conçue fonctionnant à 1,55 μm. Ainsi, la
fibre CPCF proposée peut prendre en charge les modes OAM jusqu'à 110 dans les bandes C et L, y
compris 𝑂𝐴𝑀 ± ± 1,1 {𝐻𝐸2,1}, 𝑂𝐴𝑀 ± ± 𝑙, 1 {𝐻𝐸𝑙 + 1, 1, 𝐸𝐻𝑙 − 1,1 } (𝑙 = 2 ∼ 28).
D'après la figure 2, tous les modes sont bien contrôlés dans la région de l'anneau à indice élevé avec
un profil annulaire parfait. En outre, les distributions de phase du mode 𝑂𝐴𝑀 𝑙, 1 ont un changement
de 𝜋 / 2 azimutalement, ce qui peut démultiplexer ces modes avec un motif de phase conjugué
efficacement. Avec la prise en charge de 110 modes OAM, le CPCF peut grandement améliorer la
capacité de canal du système de communication à fibre optique.
3.2. Les indices de réfraction efficaces des modes propres
La figure 3 décrit les indices efficaces de tous les modes propres en fonction de la longueur d'onde de
1,52 μm à 1,62 μm dans le CPCF conçu. On voit que les indices effectifs diminuent de façon
monotone avec l'augmentation de la longueur d'onde. La figure 4 montre les différences d'indice
efficaces entre le mode HE et le mode EH en fonction de la longueur d'onde.
Il est évident que toutes les différences d'indice effectives sont supérieures à 10−4. La figure 4 (a) trie
les différences d'indice effectives de l'ordre de 10−3. Les modes de séparation d'indice effectif
maximum sont 𝐻𝐸23,1 et 𝐸𝐻21,1, avec une valeur de 5,5 × 10−3 à 1,55 μm. La figure 4 (b) classe les
différences d'indice effectives de l'ordre de 10−4, avec la valeur minimale de 1 × 10−4 à 1,55 μm.
Selon Réf. [13], les différences d'indice efficaces entre les modes propres devraient se maintenir au-
dessus de 10−4 pour assurer une bonne séparation entre les modes propres. Par conséquent, le CPCF
a l'avantage de réduire le couplage de modes et d'assurer une transmission stable des modes OAM.