用楔形柱面光纤微透镜耦合的1.3μm SOA组件

运用激光模式耦合理论分析了半导体光放大器(SOA)与单模通信光纤的连接损耗,并设计制作了楔形柱面光纤微透镜用来实现两者的模斑匹配,有效地降低了器件的光耦合损耗.本文介绍了楔形柱面光纤微透镜耦合的1.3 μm半导体光放大器(SOA)组件及其制作方法.该组件的最大增益不小于14 dB,其偏振灵敏度小于1 dB,增益波动不大于0.5 dB.     

大容差光纤耦合技术研究

设计了一种新型的耦合系统,该耦合系统由大口径聚焦透镜、1/4节距自聚焦透镜、锥形光纤和球端光纤四部分组成.分析了自聚焦透镜压缩发散角和球端光纤增大数值孔径的机理,给出了计算锥形光纤参量的详细流程.采用大口径透镜和1/4节距自聚焦透镜有效增大径向位置容差和角度容差,然后通过锥形光纤压缩光束半径将激光耦合进球端光纤.仿真实验结果表明,该系统耦合在r<3 mm,－1<θ<1.5范围内的耦合效率稳定保持在50%以上.     

基于非球面透镜的空间光场光纤耦合系统研究

针对全光纤激光雷达中空间光场与单模光纤的耦合问题,设计了基于非球面透镜的望远镜光纤耦合系统.利用ZEMAX软件以单模光纤耦合效率为优化目标对其结构参量进行优化设计,然后分别用LED和激光器作为光源进行初步实验,比较直接耦合和非球面透镜耦合效果.实验结果表明,采用非球面透镜耦合可使多模光源的耦合效率比直接耦合增加约47％,与仿真结果45％非常接近,且不同芯径耦合光功率之比大略等于芯径比平方;而该耦合方式可使单模光源的耦合效率增加约20％,且耦合进不同小芯径光纤的耦合效率之比约为其芯径比平方的2.4倍,这对构建全光纤转动喇曼激光雷达系统具有重要意义.     

基于非球面透镜的空间光场光纤耦合系统研究

针对全光纤激光雷达中空间光场与单模光纤的耦合问题,设计了基于非球面透镜的望远镜光纤耦合系统.利用ZEMAX软件以单模光纤耦合效率为优化目标对其结构参量进行优化设计,然后分别用LED和激光器作为光源进行初步实验,比较直接耦合和非球面透镜耦合效果.实验结果表明,采用非球面透镜耦合可使多模光源的耦合效率比直接耦合增加约47%,与仿真结果45%非常接近,且不同芯径耦合光功率之比大略等于芯径比平方;而该耦合方式可使单模光源的耦合效率增加约20%,且耦合进不同小芯径光纤的耦合效率之比约为其芯径比平方的2.4倍,这对构建全光纤转动喇曼激光雷达系统具有重要意义.     

高功率激光光纤耦合系统设计与分析

端面抽运耦合是高功率光纤激光器的常用耦合方式之一.在不考虑像差的情况下,采用高斯光束传输的ABCD定律,参照混合模系数M2的定义,研究了类高斯光束通过双透镜后腰斑和发散角的变化规律,设计了一种将LD尾纤输出的大功率多模激光耦合进双包层光纤的透镜耦合系统,针对透镜组通光孔径、透镜加工要求、系统尺寸等影响耦合系统效率的各种因素作了简要分析.该系统已成功运用于光纤激光器实验,验证了设计方案的可行性.     

Zemax半导体激光器与单模光纤耦合系统设计

基于光学设计软件Zemax纯非序列,设计了一种半导体激光器与单模光纤的高耦合效率系统.设计过程中考虑了激光器发光面的大小,而不是将其看做点光源；在现有的非球面镜透镜单模光纤耦合系统基础上进行了改进,通过百万次光线追迹,测得所设计系统的耦合效率大于54％.用Zemax和Origin软件分析了单模光纤与耦合系统对接出现误差...     

不同2×2集束聚焦方式下高功率激光靶面光强分布特性

大口径高功率激光装置为提高激光靶面的光强强度, 通常采用2×2集束聚焦的模式进行打靶. 大口径楔形透镜是组成2×2集束聚焦系统的核心元件, 可分为二维离轴楔形透镜、一维离轴楔形透镜和非离轴楔形透镜3类. 为了获得理想靶面光强分布, 基于这3 类楔形透镜, 对比研究相应2×2集束聚焦系统下的靶面光强分布特性. 研究结果表明: 相比离轴楔形透镜, 采用基于非离轴楔形透镜的2×2集束聚焦系统时, 容易在激光靶面获得更窄的主瓣宽度、更强的峰值强度、更高的能量集中度. 研究结果对高功率激光靶场聚焦系统的配置选择有重要参考价值.     

一种实现光源与光纤耦合的方法

本文介绍了一种用显微镜筒与透镜构成的光学系统来实现光源与光纤耦合的方法。该方法具有光路系统小巧方便、耐用、耦合效率高等优点。     

光纤直接耦合微加工型可调光衰减器

设计研制了一种新型小体积, 低成本的光纤直接耦合微加工型可调光衰减器. 该器件采用电磁微线圈驱动柔性框架上的活动光纤微位移实现信号功率衰减变化, 驱动电压为0~8 V, 工作范围0~65 dB, 动态时间响应小于2.3 ms. 器件构造工艺主要使用了CNC高精度雕刻和激光点焊封装技术. 利用有限元单元法进行器件理论分析, 并报告了其测试性能.     

基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜设计

提出一种基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜的设计方法。通过非成像光学设计,以光学扩展量与折射定律为理论基础,自由曲面迭代优化,实现光源与光纤之间的低损耗耦合。仿真结果表明:以LED芯片作为光源,该透镜可以将光通量传导效率提高至89%以上,具有良好的应用和发展前景。     

球形光纤端面效应及其应用

本文介绍了球形光纤端面的制作方法,采用射线理论和等效透镜法分析了圆球形端面多模光纤的端面效应,并给出了两个不同端面多模光纤之间耦合的实验结果。结果表明：圆球形端面光纤具有聚光特性,与平端面相比,使用圆球形端面光纤不仅可以提高光器件之间的耦合效率,而且增大了它们之间的耦合距离,利于光路调试;可广泛应用于光源与光纤、光纤与光纤、光纤与探测器之间的耦合。     

The elliptical micro-lens array in the application of the LDA beam shaping

Based on the analysis of semiconductor laser-diode array (LDA) beam characteristics, a new scheme of beam collimation and focusing is proposed. The elliptical micro-lens shaping the beam of LDA has been analyzed by theoretical and simulated by optical ray tracing. The efficiency for laser beam coupling into the optical fiber is 73.2% of the whole system.     

Semiconductor laser diode to single-mode fiber coupling using diffractive optical elements

An integrated mode converter consisting of two diffractive optical elements (DOEs) and a Silicon slab is presented for low-loss coupling between a semiconductor laser diode (LD) and a single-mode fiber (SMF). The phase structures of the DOEs are designed using iterative phase retrieval algorithm. We introduce a new far-field amplitude constraint into the iteration to provide very high mode conversion quality. Compared with previously published mode converters, the scheme is more universal because it’s applicable for any semiconductor LD. In simulation, coupling losses lower than 0.02 dB are predicted for all the discussed LDs with aspect ratios of the elliptical fields from 1 to 9. The requirements on axial displacement and rotation angle have been removed. The tolerance for 1-dB loss increment for lateral misalignment is 0.9 μm. And the coupling loss is insensitive to tilt angle.     

一种与光纤高效耦合的新型大光腔大功率半导体激光器

提出并实现了一种新型多有源区隧道级联大光腔半导体激光器，提高了激光器激射窗口的宽度，得到低于20°的垂直发散角，从而提高了光纤输出的耦合效率.对多种形式和规格的透镜光纤的测试结果表明，耦合效率可以提高30%以上. 关键词： 半导体激光器 大光腔 光纤耦合 透镜光纤     

塑料光纤双锥与半球腔的活动耦合效应

报道了用氮氖激光实现的塑料光纤双锥与介质半球(称半球腔)之间的活动耦合效应。测量了光纤双锥的发射效率，并测量了锥腔耦合效率与半球腔的表面积、锥腔距离之间的关系。根据这种效应，可以制成塑料光纤活动耦合器；如果再加上调谐滤波器，可制成适合塑料光纤通信网用的信号上下载装置。     

楔形光纤与半导体多量子阱平面光波光路芯片的耦合分析

采用楔形光纤(WSF)实现了与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的高效耦合。在多量子阱-平面光波光路前置模斑转换器(SSC)和不加模斑转换器的情况下,用阶梯串联法(SCM)数值模拟并优化设计了楔形光纤-平面光波光路间最佳耦合参量:楔形光纤楔角45°、端面圆柱透镜曲率半径2.5μm、模斑转换器-多量子阱-平面光波光路出射椭圆光斑长半轴3.5μm、纵横比5、楔形光纤-平面光波光路间垂直方向和水平方向无偏移、纵向间距5.5μm。用反向推演法(IDM)实验分析了楔形光纤样品的出射光场,与阶梯串联法(SCM)计算结果相比长轴误差为3.125%,短轴误差为0.8%。建立楔形光纤-平面光波光路-单模光纤(SMF)的耦合实验系统,在1.55μm波长处以单模光纤作为出纤的相同条件下,发现楔形光纤激励入射平面光波光路比单模光纤和锥形透镜光纤(TLF)作为入纤的耦合效率分别提高了24.827 dB和16.22 dB,为多量子阱-平面光波光路芯片尾纤封装技术提供了实验原型。     

单纵模固体激光器与单模保偏光纤之间的最佳耦合分析

分析了用于激光脉冲整形的激光器与单模保偏光纤之间的耦合问题。提出了获得最佳耦合效率的条件,为了提高耦保效率,其耦合系统的设计以及放置的位置要都受到激光器谐振腔和光纤参数的限制,并从实验上对所提出的耦合条件进行了验证。     

基于单透镜的空间光-单模光纤耦合方法

将自由空间光耦合进单模光纤产生超连续谱的实验中,空间光与单模光纤的耦合效率是其中的一个关键问题。常采用的单透镜或显微物镜进行耦合存在耦合效率低、调整难度大、端面易损伤等问题。提出了先将自由空间的光耦合进纤芯尺寸较大的单模光纤,然后将纤芯较大的单模光纤和纤芯较小的单模光纤进行熔接。实验结果表明,改进的耦合系统耦合效率大大提高,达到60%以上,且调整难度降低,光纤端面的损伤概率降低,大大提高了超连续谱产生的效率。     

电光聚合物波导中的锥形结构

提出并设计了一种基于电光聚合物的锥形波导,可用于单模光纤与电光聚合物波导器件之间的连接.锥形波导中采用了宽度锥形和折射率锥形结构.宽度锥形采用劈形形状,通过宽度和折射率的缓慢变化实现模场转换.劈形形状的宽度锥形具有较小的损耗且易于制作,折射率锥形可采用灰度掩膜光刻技术制作.研究了锥形波导的传输损耗与锥形波导的长度、波导宽度和厚度、材料吸收损耗等参数的关系及其优化,分析了锥形波导中的功率传输、模场分布与模式转换效率.结果显示锥形波导的传输损耗小于0.37 dB,光纤-波导-光纤的连接损耗优于1.62 dB,对插入损耗的改善达到8.78 dB,模场转换效率达到了83.7%.