星间激光通信发射终端耦合单元的研究

针对星间光通信系统的要求,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(graduated refractive index,GR IN)自聚焦透镜聚焦,把光束耦合入单模光纤。就此耦合单元,对耦合效率随半导体激光器的位置偏离及角度偏移进行了研究,在光纤尾纤处测得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的出纤功率可以达到80mW。结果表明,耦合效率随位置偏离及角度偏移的变化灵敏度都不高,这可以满足星间光通信的要求。     

星间激光链路光源探讨

星间光通信要求光源具有输出功率高，调制速率快的特点。目前的星间光通信系统大多采用半导体激光器。近年来，高功率光纤激光器得到快速发展，并以其优异的性能在很多领域正逐步取代半导体激光器。本文着重分析了半导体激光器和光纤激光器的性能，提出了光纤激光器用于星间光通信的可行性。     

星间激光链路光源研究

星间光通信要求光源具有输出功率高，调制速率快的特点。目前的星间光通信系统大多采用了半导体激光器。近年高功率光纤激光器得到很快发展，以其优异的性能在很多领域正逐步取代半导体激光器。文章分析了几种激光器的性能，验证了光纤激光器用于星间光通信的可行性。     

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。     

半导体激光器与单模光纤的耦合—理论与实验研究

本文介绍半导体激光器与单模光纤耦合的理论与实验研究.采用拉锥光纤,实验测量的高功率大辐射角半导体激光器与单模光纤之间的耦合效率为44％.     

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。     

基于非球面透镜的光纤耦合系统设计

有效将激光耦合进单模光纤是自由空间光通信的关键技术。为了改善聚焦光束质量和降低耦合损耗,首先设计了消球差非球面透镜,并采用精密光纤支架对耦合光纤进行准确定位使耦合光聚焦在光纤端面上。实验表明,该耦合系统的耦合效率达到60%以上。     

半导体激光器与光纤耦合系统的研究

采用的耦合系统考虑了耦合方式的简单可行性，耦合系统各个元件的位置和离轴透镜的离轴角度对耦合效率的影响。并且利用高斯传输定理、模式匹配原理和矩阵光学的理论加以分析和解释，得出对半导体激光器与光纤耦合系统结构的设计具有指导意义的结论，对提高半导体激光器与光纤耦合系统的耦合效率提供理论依据。     

无端偏振控制器实验

在相干光通信、半导体激光放大器及某些偏振态调制光纤传感器中要求输入光偏振态稳定。文章分析了单模光纤受外应力作用所产生的应力双折射效应，并研究了采用四个光纤挤压器组成的无端偏振控制系统。     

锥形光纤微透镜耦合特性

文章深入探讨和分析了半导体激光器与单模光纤耦合时采用锥形光纤微透镜后其耦合效率与参数之间的关系。给出了微透镜有效透过率的计算方法和考虑球面像差时耦合效率的计算公式，理论分析与实验结果相吻合。     

ATP跟瞄精度与最佳信号光发射角的研究

激光星间通信中捕获、跟踪、瞄准(ATP)技术是保障通信正常进行的关键一环，在完成捕获进入跟踪状态下，ATP的跟瞄精度是一个重要指标。然而．在实际系统中，ATP的跟瞄精度受到很多因素的制约．只能达到一定的精度。在这种条件下．信号光束发散角的选取对通信系统的整体性能影响很大。提出了影响光束发散角的三种因素，并进一步分析了在给定跟瞄精度的条件下．信号光束的发散角并不是越小越好而是存在一个最佳发散角．该发散角可以在满足通信系统指标的情况下．对发射端的功率需求最小。     

利用单透镜结构实现自由空间激光进入单模光纤的耦合研究

自由空间激光与光纤的高效耦合可大幅降低激光 能量损耗。基于高斯光束通过透镜的传输规律,分 析经过单透镜变换后的激光光束特性,即像方激光光束特性。对自由空间激光与单模光纤的 优化耦合进行研究。通过分析匹配单透镜参数对像方光束的影响, 选择单透镜合适焦距参数,实现激光与光纤参数的高效匹配,满足激光光束的像方腰斑小于 10 μm且数值孔 径小于0.12。通过实例,分析采用焦距为5mm的单透镜对780 nm空间激光到单模光纤的耦合效 率,结果表明自由空间激光到单模光纤的耦合效率高达90%。该耦合 系统结构简单,可实现激光由自由空间到至光纤的高效率传输。     

大功率半导体激光器光纤耦合模块的耦合光学系统

针对 8 0 8nm大功率 Ga As/ Ga Al As半导体量子阱激光器的远场光场分布特点 ,提出了与多模光纤耦合时对耦合光学系统的特殊要求 ,并根据低成本、实用化的要求设计制作了专用的耦合光学系统 ,对耦合光学系统的实际性能进行了测试 ,给出了耦合效率统计分布图、耦合偏差曲线和高低温可靠性实验结果 .用设计制作出的实用化耦合光学系统完成了输出功率 15— 30 W,光纤束数值孔径为 0 .11— 0 .2 2的半导体激光光纤耦合模块 ,模块的使用结果表明耦合光学系统稳定、高效、实用     

大功率半导体光放大器的耦合工艺研究

针对高速大功率半导体激光器,设计了主振激光器与半导体光放大器分立集成的高速大功率半导体激光器组件,并对其中半导体光放大器(SOA)的光纤耦合技术进行了研究,采用单模光纤耦合技术以及光路可逆原理设计了SOA的注入端耦合光路,实现了主振激光器到SOA的高效注入,耦合效率大于50%,采用微透镜组技术设计了SOA输出端的耦合光路,实现了Φ62.5μm的光纤耦合输出238mW。同时针对光纤耦合工艺,利用Ansys软件对耦合结构进行了激光焊接耦合工艺的热应力分析,得到了优化的焊接工艺条件,并对耦合中存在的应力进行了释放处理,有效提高了输出功率的稳定性。     

光纤混色技术在大屏幕激光显示中的应用研究

简要介绍了大屏幕激光显示系统的原理,并且对利用光纤混色和分光镜混色进行了分析对比,详细阐述了光纤混色过程中对光纤的选择、端面处理、耦合条件及透镜的选择,指出光纤混色技术在实际大屏幕激光显示中的应用前景。     

大功率固体激光器高效率光纤耦合

光束质量参数对大功率固体激光器光纤耦合系统的设计起着关键作用。大功率固体激光器输出的为多模激光束,引入等效基模光束来计算多模激光束的光束质量是一种有效的方法,并定义包含光斑能量98%的光斑半径为束宽,以此计算多模激光束的光束质量,是准确有效的。结合大功率固体激光器的光纤耦合原理和光束变换理论设计了高效耦合系统,并对系统内透镜的通光孔径及焦距等参量做了数值优化。实验证明,此光纤耦合系统能够进行大功率固体激光高效率耦合,成功地实现了输入功率为2000W时,耦合效率大于94%的激光输出,并给出了光纤耦合的效率曲线及分析。     

Optical Coupling Methods for Cost-Effective Polymer Optical Fiber Communication

In this paper, we report cost-effective light coupling methods for polymer optical fiber (POF) communication. Here, we compare the various optical coupling schemes in detail. By optical simulations, we analyze the conventional light coupling schemes, namely the direct coupling, lens coupling, and lensed fiber coupling. The simulation studies reveal that a lensed fiber tip particularly at the receiver side improves the light coupling efficiency to a great extent. The optimized lensed POF design confers an 85% coupling efficiency. Lensed POFs are realized with two low-cost fabrication methods. The characterization of the lensed POF are carried out to evaluate the lensing properties and hence to optimize the fabrication process.     

高速光探测器模块中的耦合理论和模拟

高速光器件的封装工艺中,光耦合占据重要的地位.文中针对一种高速光探测器中常用的光耦合方式——倾斜端面光纤到倒装芯片的耦合,提出了光纤耦合的柱透镜光学模型,并通过理论和光学软件模拟了各种封装工艺条件对耦合效率的影响.模拟结果显示,耦合效率的大小由光纤位置、芯片透镜尺寸和激光光源光斑形状共同决定.