光纤激光器透镜耦合系统的优化设计

准直一聚焦双透镜系统是光纤激光器中常用的一种泵浦耦合技术,但是对于大功率LD泵浦源尾纤输出的多模类高斯光束,难以解析表达其中高阶模式的透镜变换规律,根据此设计透镜耦合系统过程也很复杂。本文用几何光学的方法保证数值孔径的匹配,以类高斯光束光斑尺寸作为基模高斯光束束腰,用基模高斯光束传播规律来简化大功率光纤激光器透镜耦合系统的优化设计.最后给出了一个利用MAT-LAB优化工具函数设计双透镜聚焦耦合系统的实例。     

高斯光束在光纤间的耦合

高斯光束在光纤之间的耦合方式有多种,常用的一种是准直聚焦的透镜耦合系统。为确定耦合系统的参数,首先分析单透镜对高斯光束的变换,从变换后束腰半径的表达式中看出它受到多个变量的影响,通过作图找到了束腰半径的变化规律。然后把这一规律应用于准直聚焦透镜组成的耦合系统中,得到了确定耦合系统参数的一般方法。最后给出了一个光纤间耦合的实例。     

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。     

用于光纤耦合的无衍射光束研究

在光纤耦合理论及圆锥透镜产生无衍射光束理论的基础上提出了无衍射光束在光纤耦合中的方法.相对于其他方法,无衍射光束更容易耦合进入光纤,特别是单模光纤,并且在其最大准直距离内耦合效率几乎不变,可以减小装调难度.对此方法进行理论分析,并进行实验,加工了光纤耦合使用的圆锥透镜,其锥角为10°,通光半径为5mm.波长为0.632...     

圆环孔径衍射高斯光束远场发散角研究

基于夫琅禾费衍射理论,通过对衍射积分的核函数进行近似,推导并得出了简洁的经圆环形孔径衍射的高斯光束远场发散角的近似解析式。在不同衍射孔径外径和不同遮拦比的条件下,将该解析式与严格的夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求出的远场发散角接近一致,最大误差不超过2.7%。与传统数值积分求取光束发散角相比,该近似解析式在避免繁琐的积分运算同时保持了较高的精度。该解析式成立条件为高斯光束的束腰直径大于等于3.5倍中心遮拦直径,且小于等于孔径直径;在实际工程应用中,特别是具有大口径、小遮拦比特点的空间激光通信光学天线这一应用场景,该条件一般能够被满足。     

高斯光束经矩形孔径的衍射效应

从惠更斯一菲涅耳原理出发,在菲涅耳近似和夫琅和费近似的条件下,全面讨论了矩形孔径对会聚和准直高斯光束的对称和非对称一维切割的各种衍射效应,得出有实用价值的结论。     

利用畸变透镜获得精细加工激光束

为了获得激光精细加工需要的能量集中且均匀分布的平顶聚焦激光束,利用衍射理论研究了畸变透镜对高斯光束衍射变换的作用,导出了解析计算式,进而获知畸变透镜如何对激光束平顶化聚焦的原理。用Matlab软件进行计算模拟,讨论了畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦的情形和影响因素。表明利用畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦是可行的。用这种方法获得的平顶化聚焦激光束可用于激光精细加工、微光机电系统和医学治疗等领域发挥重要作用。     

光纤间光的耦合研究

使用简化为一维积分的数值方法计算分析了光纤耦合效率和接收光功率,为应用时的设计计算和测量数据的分析计算提供了一个准确方法。62．5／125多模光纤在高斯光强分布下的数值计算结果与实验测量结果的一致性表明,高斯光束可以较好地表示光纤光强的分布。对光纤耦合系数和近场范围内的光纤接收光强的测量数据的分析必须使用准确的方法计算,近似方法存在较大的误差。     

化学式探头光纤传感器中的高斯光束耦合

本文以高斯光束传播规律为基础,对化学式探头光纤传感器中的激光器与光纤,光纤与光纤以及光纤与接收器的高斯光束耦合规律进行理论分析,并探讨了这种光纤传感器的合理设计方案.     

几类高斯光束通过超高斯光阑衍射的研究

为了研究贝塞耳-高斯光束、空心高斯光束,平顶高斯光束通过超高斯光阑的衍射特性,本文从collins公式出发,采用数值模拟的方法,得到衍射光强的分布结果.模拟结果表明当菲涅尔数为4时候,衍射出现无调制现象,该种光阑有效的抑制了光强的衍射.当菲涅尔数确定时候,空心高斯光束在横截面上衍射光强的分布较为平滑.     

与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析

设计了2种不同冠高的圆形微透镜阵列,将平行光耦合进16路单模光纤阵列和多模光纤阵列。每种微透镜阵列均由16个直径为120pm的平凸微透镜排成一行组成,相邻微透镜间距为127μm。模拟其成像特性知,2种微透镜可以将平行光会聚成在其像平面直径分别为8．0μm和32．5μm的光斑。分析了微透镜与光纤存在横向、纵向和角向误差3种位置失配时的耦合损耗,并得出对耦合损耗影响最大的因素是角向误差,由此得出：在微透镜与光纤耦合对准过程中,要注意减小角向误差。     

高斯光束微圆孔衍射的整形变换

激光在实际应用中常需要进行光束整形以便更好地适应实际需要.先从基尔霍夫衍射公式出发经过适当推理,导出了高斯光束通过微圆孔衍射变换的解析计算式,再分析讨论了高斯光束通过微圆孔衍射时的3种整形变换.利用Matlab软件进行计算仿真实验,给出了高斯光束通过微圆孔衍射的3种整形变换的情形,实验表明了解析计算式的可靠性和高斯光束...     

高斯光束微圆孔衍射的“再现”与“自再现”研究

由基尔霍夫衍射公式得到高斯光束微圆孔衍射的积分式,导出一种解析算式,分析并模拟了高斯光束微圆孔衍射的“再现”与“自再现”,有利于在激光工程、微光学以及微光机电中对激光束的传输变换和调控.     

一种缝隙耦合二元贴片天线的设计

设计并制作了一种移动载体上安装的方位面宽波束的二元微带天线阵,采用了缝隙耦合馈电的形式展宽带宽。为了提高增益而采用微带二元阵。通过调节贴片宽度、地板宽度,实现方位面的宽波束。并对其特性进行了仿真和测试。测试结果与仿真结果达到了较好的一致性,证明了设计方法的有效性。     

基于小孔耦合的毫米波宽带定向耦合器研究

基于小孔耦合理论和电磁场全波分析法,根据正向叠加和反向抵消原则,确定耦合孔半径、间距和数量,并通过HFSS 软件进行仿真设计,实现了毫米波段定向耦合器的工作频段展宽;提出了一种新颖的波导腔体三层结构设计方案,解决了波导接触面缝隙切割电流引起的毫米波辐射问题,实现了波导无辐射装配,提高了器件的稳定性和可靠性。成功研制的毫米波W 波段宽带、高耦合度定向耦合器在88 ~102 GHz 频段传输损耗0.6 dB,两路输出幅度误差优于±0.3 dB,隔离度大于18 dB。     

齿形光阑聚焦特性的研究

采用一种简单有效的方法,模拟了光束经圆形孔径和不同齿形光阑的远场衍射分布,并与经圆孔硬边光阑的衍射作了比较.另外,讨论了齿形光阑的参数对光束衍射特性的影响.结果表明,齿形光阑能有效抑制光强的高频衍射,并降低横向光强分布的不均匀性.     

高斯光束传输理论在半导体激光器耦合中的应用

在TO封装激光器生产过程中,激光器和光纤在耦合时耦合功率与耦合位置呈现一定的关系。针对该过程中出现的这一现现象。利用高斯传输定理、模匹配原理和矩阵光学的理论加以分析和解释,得到对TO封装激光器的设计和生产具有指导意义的结论。