垂直腔面发射激光器的TO封装的耦合效率模拟分析

采用FRESNEL光学软件和MATLAB软件,详细分析了垂直腔面发射激光器的TO封装组件对耦合效率的影响.发现增加耦合透镜的折射率、减少管帽的高度和耦合透镜的尺寸可以提高耦合效率.     

垂直腔面发射激光器的TO封装工艺操作误差分析

采用FRESNEL光学软件和MATLAB编程,详细分析了垂直腔面发射激光器的TO封装工艺操作误差对耦合效率的影响.发现在芯片横向偏移、芯片倾斜和管帽倾斜这三种操作误差中,管帽倾斜对封装组件的耦合效率影响最大.     

垂直腔面发射激光器的TO封装工艺操作误差分析

采用FRESNEL光学软件和MATLAB编程,详细分析了垂直腔面发射激光器的TO封装工艺操作误差对耦合效率的影响.发现在芯片横向偏移、芯片倾斜和管帽倾斜这三种操作误差中,管帽倾斜对封装组件的耦合效率影响最大.     

激光器与单模光纤球透镜耦合的蒙特卡洛分析

为了研究半导体激光器与单模光纤在采用球透镜耦合方式的封装过程中不同耦合参量对耦合效率的影响,建立了半导体激光器与单模光纤通过球透镜耦合的光传输模型。基于ABCD矩阵和高斯光束与单模光纤耦合理论,计算了半导体激光器与单模光纤的球透镜耦合效率,以光功率下降0.5dB为评判标准,给出了在透镜半径为0.5mm时的各参量容忍度。采用蒙特卡洛分析方法,结合耦合效率计算模型,模拟仿真了各参量满足正态分布时的耦合效率分布状况。结果表明,能达到的最大耦合效率为0.616,最大概率耦合效率为0.585,参量区间缩小一半对耦合效率的提升较明显,但进一步缩小参量区间对耦合效率的提升不明显。此研究方法对激光器件封装过程中的对准单元精度选取与耦合效率预估具有指导意义。     

半导体增益芯片与微透镜光纤耦合效率研究

光纤光栅外腔半导体激光器一般采用波导-光纤的直接耦合方式,光纤与增益芯片的耦合效率对光纤光栅外腔半导体激光器性能影响较大.为了讨论在采用不同类型光纤微透镜时对准误差对耦合效率的影响,寻找最佳微透镜类型,指导器件的设计和装配,分析了锥形和半球形光纤透镜的光线最大接收半角,利用ZEMAX软件进行模拟仿真,得到了两种光纤微透镜分别在位置误差和角度误差下的耦合效率曲线图.结果表明,锥形光纤透镜耦合效果更好,更适合应用于光纤光栅外腔半导体激光器.     

30Gbit/s并行光发射模块制作过程中的光耦合及封装

介绍了并行光发射模块制作过程中,垂直腔面发射激光器列阵与列阵光纤的对准及固定方法.对斜面光纤折弯耦合和垂直耦合两种方法进行了实验研究,得到的平均耦合效率均达70%以上.比较了两种耦合方式的利弊.针对列阵光纤耦合的特点,介绍了列阵光纤耦合过程中光纤的位置、角度的调整方法和特点.     

30Gbit/s并行光发射模块制作过程中的光耦合及封装

介绍了并行光发射模块制作过程中,垂直腔面发射激光器列阵与列阵光纤的对准及固定方法.对斜面光纤折弯耦合和垂直耦合两种方法进行了实验研究,得到的平均耦合效率均达70%以上.比较了两种耦合方式的利弊.针对列阵光纤耦合的特点,介绍了列阵光纤耦合过程中光纤的位置、角度的调整方法和特点.     

30Gbit/s并行光发射模块制作过程中的光耦合及封装

介绍了并行光发射模块制作过程中，垂直腔面发射激光器列阵与列阵光纤的对准及固定方法. 对斜面光纤折弯耦合和垂直耦合两种方法进行了实验研究，得到的平均耦合效率均达70%以上. 比较了两种耦合方式的利弊. 针对列阵光纤耦合的特点，介绍了列阵光纤耦合过程中光纤的位置、角度的调整方法和特点.     

4×10Gbit/s并行光模块串扰优化设计

为了对4×10Gbit/s并行光模块光串扰进行优化,采用了ABCD传输矩阵法,结合光纤耦合约束条件以及准直透镜、自聚焦透镜和光纤端面球透镜的理论,设计出两套优化方案。研究了垂直腔面发射激光器光束特性,利用MATLAB进行理论分析,模拟得出光斑半径与发散角的关系,并分析了串扰情况。在ZEMAX非序列模式下完成了光路建模,优化结构中透镜参量以及光纤端面设计,进行了理论分析和实验验证,取得了优化后耦合光斑半径与耦合效率。结果表明,间接耦合优化结构中,到达光纤端面的光斑为53.72μm,耦合效率达到72.59%;而直接耦合优化结构中,到达光纤端面的光斑为3.695μm,耦合效率高达到76.11%,有效地解决了并行光模块之间的光串扰问题。这一结果对光网络信号传输质量优化方面是有帮助的。     

974nm半导体激光器的光纤耦合研究

根据半导体激光器和单模光纤模场分布特点,用模式耦合理论研究了单模光纤与半导体激光器的耦合,结果表明将光纤端面制作成楔形微透镜可以使光纤与半导体激光器的耦合满足模场匹配和相位匹配的要求。用遗传算法对楔形光纤微透镜参数进行优化,得到楔角为88°,柱透镜半径为3.44μm,耦合距离为6.13μm时耦合效率达到最佳值,用Zemax光学仿真软件对耦合模型进行仿真,得到耦合效率为88.9%,耦合好的模块经激光点焊及高低温环境测试后,得到最大耦合效率为81.36%。实验结果与仿真结果相差不大,耦合输出功率满足了作为光纤激光器种子源的功率要求。     

透镜球差对光纤输出激光器耦合效率的影响

使用光线追迹法分析高斯光束的透镜变换过程。首先使用高斯光束的透镜变换公式计算透镜的焦距及放置位置等耦合系统的参数,然后建立直角坐标系并利用耦合系统的参数构建方程,对边缘光线追迹,计算出像方束腰半径值。根据两种不同方法计算的束腰值计算激光束与光纤的耦合效率并进行比较,得出透镜的球差使得耦合效率降低的结论。最后采用双胶合透镜对球差适当的消除,耦合效率得到提高。     

基于微场镜阵列的红外光场中继成像系统

光场成像是一种通过采集光场信息和重聚焦计算而成像的方法。由于微透镜型光场相机的结构限制,为实现光学系统与探测器的耦合,一般采用改造探测器的方法,但不适用于红外光场相机。为此,提出了微场镜阵列结合中继透镜的新型结构。这种新型结构通过中继透镜对中间像面1:1成像,通过微场镜阵列改善中继透镜产生的渐晕。采用倾斜刃边法计算系统的调制传递函数曲线,对比直接耦合、中继透镜耦合以及新型结构耦合三种结构的像质。根据不同的重聚焦面,新型耦合结构在奈奎斯特频率下的曲线值相比于中继透镜耦合结构提升5%~240%,接近直接耦合结构。新型结构可在实现耦合的同时,避免系统像质的大幅度下降,可在红外光场相机中起到重要作用。     

基于微小孔径衍射的光纤耦合研究

光纤耦合方式影响光纤耦合效率和信息的完整性,为此研究了基于微小孔径衍射的光纤耦合,从直接耦合、微小圆孔耦合、微小透镜耦合到畸变微小透镜耦合,通过考察束型、强度分布、光斑大小等改变,进而提出了鱼眼镜头光纤耦合方式,获得了平顶化聚焦光斑。计算机模拟实验表明,这种鱼眼镜头耦合方式改善了耦合效能。     

半导体激光器阵列耦合系统透镜导管的效率研究

为了将透镜导管应用于激光二极管阵列耦合系统,利用镜像法得到了耦合效率与透镜导管参量之间的关系,即透镜导管长度、曲率半径、输出面边长和快轴发散角均影响透镜导管耦合效率;分析了不同尺寸的半导体激光器面阵耦合到不同尺寸的激光棒中的耦合效率.结果表明,半导体激光器阵列及激光棒的尺寸对耦合效率有一定影响.所得结论为透镜导管的设计...     

微柱阵列和两种透镜导管耦合系统的三维光线追迹与设计

微柱阵列和透镜导管组成的耦合系统在激光二极管阵列(LDA)抽运的全固态高能量激光器中起着重要的作用,其光束耦合性能直接影响激光器的最终输出能量和光束质量。为了设计微柱阵列和透镜导管耦合系统的最佳结构参数,需要研究抽运光在耦合系统内部以及在激光晶体端面的分布。利用几何光学理论,对LDA的发射光线经微柱阵列和透镜导管的传输进行三维空间追迹,并计算其能量传输效率和光束整形效果。比较了六面体导管和渐细圆台形导管的耦合性能。仿真分析结果表明,六面体导管需要长度较大,能量传输效率略高,而圆台形导管可以较短,耦合整形后的光斑更接近圆形。     

球端面径向梯度折射率激光－单模光纤耦合透镜的设计研究

本文研究径向梯度折射率透镜用作激光二极管－单模光纤耦合透镜的结构选型，探讨平－凸、凸－平型径向梯折耦合透镜的像差特性。通过比较认为平－凸型梯折耦合透镜更为可取。     

自聚焦透镜用于端泵浦DPL的耦合光学系统

本文用自聚焦透镜耦合ＬＤ输出，解决了需要短焦距、大数值孔径透镜的设计和制方面的困难。提出了计算自聚焦透镜耦合效率的简化模型。用自聚焦透镜和一对正交柱面透镜设计了一个耦合系统，并用该耦合系统端泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ棒做了实验。     

高斯光束在光纤间的透镜耦合

高斯光束在光纤间的透镜耦合是耦合方式中较为常用的一种。首先指出高斯光束在光纤间利用透镜耦合的基本要求，然后通过归一化高斯光束的成像规律进行数值计算，分析了多个因素对于耦合的影响，得到透镜及整个耦合系统参数选择的一般性结论。最后给出一个耦合实例证明该方法的可行性。     

A compact optical isolator with a plano-convex YIG lens forlaser-to-fiber coupling

An optical isolator for laser-to-single-mode fiber coupling is discussed. The coupling unit consists of a confocal two-lens system with a spherical glass lens and a planoconvex lens which is made of yttrium iron garnet (YIG). To minimize the number of elements, the YIG lens is used as a Faraday rotator as well as a coupling lens. Nevertheless, the planoconvex YIG lens satisfies the requirements of high coupling efficiency, high isolation, and low optical feedback from the Faraday rotator. The arrangement is theoretically and experimentally investigated. At a coupling efficiency of 34%, the total optical feedback into the laser diode was measured to be about -60 dB     

星间光通信发射终端激光耦合单元的设计及实验研究

激光耦合系统是星间光通信系统的重要组成部分。针对星间光通信系统的要求，本文采用一种新型的半导体激光耦合方案，用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束，再经渐变折射率（GRIN）自聚焦透镜聚焦耦合入单模光纤。就耦合效率随半导体激光器对光轴的偏离和对光轴角度的偏转进行了研究，发现耦合效率的变化灵敏度不高；同时，在光纤尾纤处测量了输出功率随驱动电流的变化关系，单模运行的半导体激光二极管经耦合后，出纤功率可以达到80mW，满足了星间光通信的要求。