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设计与检测 | 单模光纤耦合

2022-1-6 09:00| 发布者：Davis| 查看：794| 评论：0|原作者: 光联万物 OPLC

摘要：本文主要介绍了单模光纤耦合的设计与检测过程，重点讲述了考虑高斯光束模式匹配的问题以及光学透镜优化对耦合效率的影响。通过POP分析，本文最终优化了单模光纤的耦合效率，并提供了近轴高斯光束数据。

单模光纤耦合与多模光纤耦合一个重要不同的点是：单模光纤耦合时需考虑高斯光束模式匹配的问题，本文主要讲述单模光纤耦合如何设计——我们以newport的F-915的光纤，将来自R-30992的激光（波长为633nm,D=1.2mm）耦合进入到newport F-SV 光纤（Omega = 4.3um)。

为了将1/e^2直径为D的准直激光束耦合到模场直径为Omega的光纤中，我们选择焦距长度为：F = D*(pi*Omega/4*lambda)=6.4mm。接下来我们进行设计仿真，将入瞳设置为1.2mm，第一面设置为光阑面，第二和第三面设置为耦合单透镜的两个表面，透镜材料设为K9,第三表面的边缘光线高度设置为0，第二表面的曲率半径设置为变量,参数设置如下图所示：

接下来设置默认评价函数为最小光斑优化，选择EFFL为优化操作数对光学透镜进行优化，默认函数编辑器如下图所示：

进行第一步的优化：

最终优化的结果是焦距优化到6.4mm,接下来开始通过POP来分析单模光纤的耦合效率，POP参数设置如下：

上图开始表面为光阑面，结束表面为像面

光束类型选择高斯光束，束腰半径x和y都设置为0.6mm；光纤数据设置，光纤类型选择高斯光束，模场半径设置为：2.15um

可以看到单模光纤的耦合效率为：53.07%，

接下来将conic设置为变量，对光纤进行第二步优化，增加优化操作数FICP，参数设置如下：

优化结果如下所示：

单模光纤耦合效率达到81.59%。

同时可以通过近轴高斯光束数据查看近轴高斯光束传播的数据：

IMA的光斑直径为：2.1485*2 = 4.297um接近4.3um。

至此优化结束。

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