本发明涉及光网络技术领域，特别是涉及一种模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质。
背景技术：
在光网络技术中，为了跟上不断增长的数据流量，研究人员探索并试图优化时间、波长和偏振的复用。近年来，SDM(Space Division Multiplexing，空分复用)被提出，并且SDM被认为是提高光网络数据容量的新途径，SDM包括多芯光纤的空分复用和少模光纤的模分复用。对于未来高度灵活的混合光网络，所有的维度(偏振复用、波长复用、时间复用和模式复用等)都可望在同一个网络中共存，它们之间需要无缝转换，以实现大容量传输和高粒度信道控制。WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)和OTDM(Optical Time Division Multiplexing，光时分复用)之间，以及SDM和WDM之间的转换已经被提出。
目前，在硅基波导器件上已经提出PDM(Polarization Division Multiplexing，偏振复用)到MDM(Model Division Multiplexing，模式复用)的应用，但是在光纤中没有实现PDM到MDM的转换。对于硅基的偏振控制模式，系统自身的插入损耗至少为6dB，并且硅基中的模式和光纤中的模式形状不一样，将进一步加大插入损耗。另外，该系统只能将两个线偏振的基模分别转换为基模群和一阶模式群，只能达到模式群的复用，不能达到偏振控制同一模式群简并模式的复用，即不能将不同线偏振方向的LP01模式转换为模式方向不同的LP11模式。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质，以在光纤中实现PDM到MDM的转换，并通过偏振控制同一模式群简并模式的复用。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种模式转换方法，所述方法包括：
获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将所述不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；
通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；
通过起偏器分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。
可选的，所述通过偏振模式控制器将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：
通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。
可选的，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差的方式，包括：
将少模光纤缠绕在偏振控制器的桨上，产生四个一阶模式基底，通过改变所述少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差；
其中，偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差为L＝2πRN，N是少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应的两个基底之间的有效折射率差，R为所述偏振控制器的桨的弯曲半径。
可选的，所述通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：
若所述偏振模式控制器中桨平面从水平方向旋转角度α，则所述偏振模式控制器中基底的模式方向和偏振方向分别旋转α度；
若所述少模光纤的基底LP11AX的模式方向和偏振方向均为水平方向，所述少模光纤的基底LP11BX的模式方向和偏振方向分别为竖直方向和水平方向，所述少模光纤的基底LP11AY的模式方向和偏振方向分别为水平方向和竖直方向，所述少模光纤的基底LP11BY的模式方向和偏振方向均为竖直方向，将所述少模光纤的基底LP11AX、LP11BX、LP11AY和LP11BY旋转至所述偏振模式控制器的基底lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by的转换矩阵R(α)表示为：
若所述模式方向相同偏振方向不同的模式在所述偏振模式控制器中产生的相位延时矩阵表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差；lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为所述偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，lp11bx的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的法线方向和切线方向平行，lp11ay的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的切线方向和法线方向平行，lp11by的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的切线方向平行；
当所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式通过所述偏振模式控制器后，所述偏振模式控制器的基底至所述少模光纤的基底的逆转换矩阵
若少模光纤中的一阶模式为四个正交模式的组合，则光纤中的任一一阶模式E＝EAX|LP11AX＞+EBX|LP11BX＞+EAY|LP11AY>+EBY|LP11BY＞，EAX为LP11AX模式的振幅，EBX为LP11BX模式的振幅，EAY为LP11AY模式的振幅，EBY为LP11BY模式的振幅；
F(r)是一阶贝塞尔函数的解，r和是径向和角向坐标，和为偏振的方向，分别和水平和竖直方向对齐；
通过琼斯矩阵将所述少模光纤中的模式表示为则所述偏振模式控制器输出的模式Eoutput＝R'×T×R×E。
可选的，若输入模式E的模式方向是水平的且偏振是线性的，且偏振角和x轴夹角为θ，则若α＝45°，则
可选的，所述通过起偏器分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式，包括：
若第一偏振方向为y方向，第二偏振方向为x方向，不同的一阶模式在x偏振方向的模式强度为其中，模式的旋转角度和输入线偏振角度是线性关系，且两者相差
可选的，所述不同偏振方向的基模是通过电动偏振控制器对从激光光源获取的光设定不同的偏振方向得到的。
本发明实施例提供了一种模式转换器，所述模式转换器包括：
选模耦合器，用于获取不同偏振方向的基模，将所述不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；
偏振模式控制器，用于将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；
起偏器，用于分别将所述不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留所述不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。
可选的，所述偏振模式控制器具体用于，通过改变所述偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。
可选的，所述偏振模式控制器包括：
少模光纤，用于缠绕偏振控制器的桨，产生四个一阶模式基底，通过改变所述少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，改变所述偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差；
其中，偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差为L＝2πRN，N是少模光纤在所述偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应的两个基底之间的有效折射率差，R为所述偏振控制器的桨的弯曲半径。
可选的，所述偏振模式控制器具体用于，若所述偏振模式控制器中桨平面从水平方向旋转角度α，则所述偏振模式控制器中基底的模式方向和偏振方向分别旋转α度；
若所述少模光纤的基底LP11AX的模式方向和偏振方向均为水平方向，所述少模光纤的基底LP11BX的模式方向和偏振方向分别为竖直方向和水平方向，所述少模光纤的基底LP11AY的模式方向和偏振方向分别为水平方向和竖直方向，所述少模光纤的基底LP11BY的模式方向和偏振方向均为竖直方向，将所述少模光纤的基底LP11AX、LP11BX、LP11AY和LP11BY旋转至所述偏振模式控制器的基底lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by的转换矩阵R(α)表示为：
若所述模式方向相同偏振方向不同的模式在所述偏振模式控制器中产生的相位延时矩阵表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差；lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为所述偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，lp11bx的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的法线方向和切线方向平行，lp11ay的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的切线方向和法线方向平行，lp11by的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的切线方向平行；
当所述模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式通过所述偏振模式控制器后，所述偏振模式控制器的基底至所述少模光纤的基底的逆转换矩阵
若少模光纤中的一阶模式为四个正交模式的组合，则光纤中的任一一阶模式E＝EAX|LP11AX>+EBX|LP11BX>+EAY|LP11AY>+EBY|LP11BY>，EAX为LP11AX模式的振幅，EBX为LP11BX模式的振幅，EAY为LP11AY模式的振幅，EBY为LP11BY模式的振幅；
F(r)是一阶贝塞尔函数的解，r和是径向和角向坐标，和为偏振的方向，分别和水平和竖直方向对齐；
通过琼斯矩阵将所述少模光纤中的模式表示为则所述偏振模式控制器输出的模式Eoutput＝R'×T×R×E。
可选的，本发明实施例的模式转换器中，若输入模式E的模式方向是水平的且偏振是线性的，且偏振角和x轴夹角为θ，则若α＝45°，则
可选的，所述起偏器具体用于，若第一偏振方向为y方向，第二偏振方向为x方向，不同的一阶模式在x偏振方向的模式强度为其中，模式的旋转角度和输入线偏振角度是线性关系，且两者相差
可选的，所述不同偏振方向的基模是通过电动偏振控制器对从激光光源获取的光设定不同的偏振方向得到的。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的模式转换方法的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述任一所述的模式转换方法的步骤。
本发明实施例提供的模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质，通过获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。本发明可以将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为模式方向不同的LP11模式，并且能高速控制模式的方向。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的模式转换方法的流程图；
图2为本发明实施例中折射率差随波长变化的曲线图；
图3为本发明实施例中相位差随波长变化的曲线图；
图4为本发明实施例中少模光纤中的模式基底示意图；
图5为本发明实施例中偏振模式控制器中的模式基底示意图；
图6为本发明实施例中少模光纤中的基底到偏振模式控制器中的基底的转化过程示意图；
图7为本发明实施例中偏振模式控制器输出模式、经过起偏器得到x偏振方向的模式以及x偏振模式的相位分布分别随着输入的线偏振角度变化的变化曲线图；
图8为本发明实施例的x偏振方向模式的仿真结果和试验结果对比图；
图9为本发明实施例的模式转换器的结构图；
图10为本发明实施例的电子设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种模式转换方法、模式转换器、电子设备及可读存储介质，可以在光纤中实现PDM到MDM的转换，并通过偏振控制同一模式群简并模式的复用。
下面首先对本发明实施例所提供的模式转换方法进行详细介绍。
参见图1，图1为本发明实施例的模式转换方法的流程图，包括以下步骤：
S101，获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式。
在普通的FMF(few-mode fiber，少模光纤)中，根据模式的空间非对称性分为对称模式和非对称模式。LP01模式为基模，LP01模式可以认为是对称模式没有模式方向的概念，但是基模可以有多种不同的偏振方向。LP11模式为一阶模式中的一种，LP11模式可以认为是非对称模式，非对称模的模式方向为相对的两个瓣的连线方向，并且两个瓣相位差为π。
本发明实施例中，电动偏振控制器可以控制光纤中基模的偏振，因此，不同偏振方向的基模可以是通过电动偏振控制器对从激光光源获取的光设定不同的偏振方向得到的，并且激光光源可以是波长可调节的。选模耦合器可以将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式。
S102，通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。
本发明实施例中，可以将少模光纤缠绕在偏振控制器的桨上作为偏振模式控制器。通过对偏振模式控制器进行设置，可以将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为任意的一阶模式。一阶模式其中包括：LP11模式、OAM(Orbital Angular momentum)模式和一些椭圆中间态等。
S103，通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。
起偏器是用于获取偏振光的器件，因此，起偏器可以将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。其中，当第一偏振方向为y方向时，第二偏振方向为x方向；当第一偏振方向为x方向时，第二偏振方向为y方向。
本发明实施例提供的模式转换方法，通过获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。本发明可以将不同偏振方向的LP01模式转换为不同模式方向的LP11模式，并且能高速控制模式的方向。
本发明的一种实现方式中，图1实施例S102中，通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：
通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。
本发明实施例中，通过转动偏振控制器的桨改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，可以实现基于少模光纤中不同偏振方向的基模控制不同角度的一阶非对称模式。并且，任一一阶模式可以表示为四个正交模式(即四个基底)的组合，将少模光纤缠绕在偏振控制器的桨上，产生四个一阶模式基底，通过改变少模光纤在偏振控制器的桨上缠绕的圈数，可以改变偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，实现对一阶模式的相位差的控制。
例如，若lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，lp11bx的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的法线方向和切线方向平行，lp11ay的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的切线方向和法线方向平行，lp11by的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的切线方向平行。当偏振控制器的桨发生转动的时候，将改变基底的模式方向和偏振方向，偏振模式控制器的桨的切线方向始终在桨的平面，可以通过调整桨来调整模式方向和偏振的方向。当偏振模式控制器的桨平面和水平方向成α角时，基底的模式方向和偏振方向与水平方向也呈α角。
若少模光纤为两模光纤，将两模光纤缠绕在弯曲半径R为28.5mm的偏振控制器的桨上作为偏振模式控制器。当两模光纤弯曲的时候，将在偏振模式控制器的基底中引起双折射现象，即在四个基底之间具有一定的有效折射率差。参见图2，图2为本发明实施例中折射率差随波长变化的曲线图，具体为lp11ax、lp11bx、lp11ay分别与lp11by之间的折射率差，Δnaxby为lp11ax与lp11by之间的折射率差，Δnbxby为lp11bx与lp11by之间的折射率差，Δnayby为lp11ay与lp11by之间的折射率差。
本发明实施例中，通过可以计算模式间的相位差，为偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差，L＝2πRN，N是少模光纤在偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应的两个基底之间的有效折射率差，R为偏振控制器的桨的弯曲半径。参见图3，图3为本发明实施例中相位差随波长变化的曲线图，具体为两模光纤在桨上缠绕6圈时相位差随波长变化的曲线图。表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差。两模光纤在桨上缠绕的圈数是可以改变的，通过试验发现，两模光纤在桨上缠绕6圈时得到的相位差为理论计算所需的相位差。在确定在桨上缠绕的圈数为6之后，可以在该桨之前以及之后的桨上均缠绕3圈两模光纤，这样，可以进行模式方向和偏振方向的控制，并且，之前和之后桨上的3圈两模光纤可以补偿偏振模式控制器的尾纤产生的相位延迟。
本发明的一种实现方式中，通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式，包括：
若偏振模式控制器中桨平面从水平方向旋转角度α，则偏振模式控制器中基底的模式方向和偏振方向分别旋转α度。
若少模光纤的基底LP11AX的模式方向和偏振方向均为水平方向，少模光纤的基底LP11BX的模式方向和偏振方向分别为竖直方向和水平方向，少模光纤的基底LP11AY的模式方向和偏振方向分别为水平方向和竖直方向，少模光纤的基底LP11BY的模式方向和偏振方向均为竖直方向。参见图4，图4为本发明实施例中少模光纤中的模式基底示意图，EAX为LP11AX模式的振幅，EBX为LP11BX模式的振幅，EAY为LP11AY模式的振幅，EBY为LP11BY模式的振幅。lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，lp11bx的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的法线方向和切线方向平行，lp11ay的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的切线方向和法线方向平行，lp11by的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的切线方向平行。参见图5，图5为本发明实施例中偏振模式控制器中的模式基底示意图。lp11ax的初始相位lp11bx的初始相位lp11ay的初始相位lp11by的初始相位在经过偏振模式控制器之后，偏振模式控制器中的模式基底中的相位将发生改变，lp11ax的相位lp11bx的相位lp11ay的相位lp11by的相位可以看出，lp11bx的相位发生了变化。
将少模光纤的基底LP11AX、LP11BX、LP11AY和LP11BY旋转至偏振模式控制器的基底lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by，该转换过程可以看做是少模光纤的模式基底顺时针旋转α度，旋转矩阵可以表示为R(α)。以LP11AX旋转到lp11ax为例进行说明，先将偏振旋转α度，旋转因子是cosα，得到LP11ax，之后进行模式旋转α度，同样旋转因子为cosα。这样从LP11AX转换至1p11ax的因子为cosαcosα。少模光纤中的基底到偏振模式控制器中的基底的转化过程可参见图6，其他基底的转换类似，在此不再详述。
那么，得到的转换矩阵R(α)表示为：
本发明实施例中，模式方向相同偏振方向不同的模式在通过偏振模式控制器之后，将会产生相位延时。若模式方向相同偏振方向不同的模式在偏振模式控制器中产生的相位延时表示为相位延时矩阵T，
则表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差。
当模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式通过偏振模式控制器后，将偏振模式控制器的基底转回少模光纤的基底，该转换过程可以看作是偏振模式控制器的基底逆时针旋转α度，那么，偏振模式控制器的基底至少模光纤的基底的逆转换矩阵
若少模光纤中的一阶模式为四个正交模式的组合，则光纤中的任一一阶模式E＝EAX|LP11AX>+EBX|LP11BX>+EAY|LP11AY>+EBY|LP11BY>，EAX为LP11AX模式的振幅，EBX为LP11BX模式的振幅，EAY为LP11AY模式的振幅，EBY为LP11BY模式的振幅；
F(r)是一阶贝塞尔函数的解，r和是径向和角向坐标，和为偏振的方向，分别和水平和竖直方向对齐；
通过琼斯矩阵将少模光纤中的模式表示为则偏振模式控制器输出的模式Eoutput＝R'×T×R×E。
本发明的一种实现方式中，若输入模式E的模式方向是水平的且偏振是线性的，且偏振角和x轴夹角为θ，则若α＝45°，则可以通过上述公式Eoutput＝R'×T×R×E，得到
若第一偏振方向为y方向，第二偏振方向为x方向，不同的一阶模式为在x偏振方向的模式即为中的上面两个元素，可以得到：
其中，模式的旋转角度和输入线偏振角度是线性关系，且两者相差
本发明实施例中，根据Eoutput＝R'×T×R×E，可以得出，当α＝45°，时，可以得到模式方向不同的LP11模式。通过少模光纤输出的光使用透镜进行扩束，扩束后经过起偏器，通过CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)记录图样，即可得到模式的强度分布。通过偏振模式控制器改变输入模式的线偏振角度，得到不同模式方向的LP11模式。偏振模式控制器输出模式、经过起偏器得到x偏振方向的模式以及x偏振模式的相位分布分别随着输入的线偏振角度变化的变化可参见图7，随着输入的线偏振角度发生360°变化，x偏振方向的模式图形也发生360°的旋转。参见图8，图8为本发明实施例的x偏振方向模式的仿真结果和试验结果对比图，可以看出，x偏振方向模式的仿真结果和试验结果相吻合。
本发明实施例中，如果将偏振模式控制器换成商用的偏振调制器，产生模式的速度可以达到GHZ。本发明可以与光纤通信系统匹配，可以避免插入损耗，而且可以高速地进行转换，从而可以有效提高通信系统的性能。
相应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种模式转换器，参见图9，图9为本发明实施例的模式转换器的结构图，包括：
选模耦合器901，用于获取不同偏振方向的基模，将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；
偏振模式控制器902，用于将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；
起偏器903，用于分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。
本发明实施例的模式转换器，获取不同偏振方向的基模之后，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。本发明可以将不同偏振方向的LP01模式转换为不同模式方向的LP11模式，并且能高速控制模式的方向。
可选的，偏振模式控制器具体用于，通过改变偏振模式控制器中桨平面与水平方向的夹角，以及偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差，将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式。
可选的，偏振模式控制器包括：
少模光纤，用于缠绕偏振控制器的桨，产生四个一阶模式基底，通过改变少模光纤在偏振控制器的桨上缠绕的圈数，改变偏振模式控制器中一阶模式的四个基底之间的相位差；
其中，偏振模式控制器中任意两个一阶模式基底之间的相位差为L＝2πRN，N是少模光纤在偏振控制器的桨上缠绕的圈数，Δn为相应的两个基底之间的有效折射率差，R为偏振控制器的桨的弯曲半径。
可选的，偏振模式控制器具体用于，若偏振模式控制器中桨平面从水平方向旋转角度α，则偏振模式控制器中基底的模式方向和偏振方向分别旋转α度；
若少模光纤的基底LP11AX的模式方向和偏振方向均为水平方向，少模光纤的基底LP11BX的模式方向和偏振方向分别为竖直方向和水平方向，少模光纤的基底LP11AY的模式方向和偏振方向分别为水平方向和竖直方向，少模光纤的基底LP11BY的模式方向和偏振方向均为竖直方向，将少模光纤的基底LP11AX、LP11BX、LP11AY和LP11BY旋转至偏振模式控制器的基底lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by的转换矩阵R(α)表示为：
若模式方向相同偏振方向不同的模式在偏振模式控制器中产生的相位延时矩阵表示lp11ax和lp11by的相位差，表示lp11bx和lp11by的相位差，表示lp11ay和lp11by的相位差；lp11ax、lp11bx、lp11ay和lp11by为偏振模式控制器中一阶模式的基底，且lp11ax的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的法线方向平行，lp11bx的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的法线方向和切线方向平行，lp11ay的模式方向和偏振方向分别与偏振模式控制器的桨的切线方向和法线方向平行，lp11by的模式方向和偏振方向均与偏振模式控制器的桨的切线方向平行；
当模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式通过偏振模式控制器后，偏振模式控制器的基底至少模光纤的基底的逆转换矩阵
若少模光纤中的一阶模式为四个正交模式的组合，则光纤中的任一一阶模式E＝EAX|LP11AX>+EBX|LP11BX>+EAY|LP11AY>+EBY|LP11BY>，EAX为LP11AX模式的振幅，EBX为LP11BX模式的振幅，EAY为LP11AY模式的振幅，EBY为LP11BY模式的振幅；
F(r)是一阶贝塞尔函数的解，r和是径向和角向坐标，和为偏振的方向，分别和水平和竖直方向对齐；
通过琼斯矩阵将少模光纤中的模式表示为则偏振模式控制器输出的模式Eoutput＝R'×T×R×E。
可选的，本发明实施例的模式转换器中，若输入模式E的模式方向是水平的且偏振是线性的，且偏振角和x轴夹角为θ，则若α＝45°，则
可选的，起偏器具体用于，若第一偏振方向为y方向，第二偏振方向为x方向，不同的一阶模式在x偏振方向的模式强度为其中，模式的旋转角度和输入线偏振角度是线性关系，且两者相差
可选的，不同偏振方向的基模是通过电动偏振控制器对从激光光源获取的光设定不同的偏振方向得到的。
本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图10，图10为本发明实施例的电子设备的结构图，包括：处理器1001、通信接口1002、存储器1003和通信总线1004，其中，处理器1001、通信接口1002、存储器1003通过通信总线1004完成相互间的通信；
存储器1003，用于存放计算机程序；
处理器1001，用于执行存储器1003上所存放的程序时，实现上述任一模式转换方法的步骤。
需要说明的是，上述电子设备提到的通信总线1004可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线1004可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口1002用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器1003可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器1001可以是通用处理器，包括：CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例的电子设备中，处理器通过执行存储器上所存放的程序，获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。本发明可以将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为模式方向不同的LP11模式，并且能高速控制模式的方向。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述任一模式转换方法的步骤。
本发明实施例的计算机可读存储介质中存储的指令在计算机上运行时，获取不同偏振方向的基模，通过选模耦合器将不同偏振方向的基模转换为模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式；通过偏振模式控制器将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为不同的一阶模式；通过起偏器分别将不同的一阶模式的第一偏振方向滤出，保留不同的一阶模式的第二偏振方向，得到模式方向不同的LP11模式。本发明可以将模式方向相同但偏振方向不同的LP11模式转换为模式方向不同的LP11模式，并且能高速控制模式的方向。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于模式转换器、电子设备及可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。