用平凸棒透镜减小波分复用器的损耗

本文主要介绍新设计的光纤之间低耦合损耗的平凸棒透镜,用平凸棒透镜作耦合元件的波分复用器与国内用国产自聚焦棒(GRIN)透镜作耦合元件的干涉滤光器型波分复用器相比,插入损耗要低1～2dB。     

1×9单模光开关

本文论述一种采用平凸棒透镜耦合、棱镜切换和电磁铁驱动的多通道单模先开关。     

超微型球透镜的耦合理论

随着光纤通信和光纤传感技术的不断发展,光纤无源器件和光纤传感器件也正在走向微型化和集成化。在一些微型化器件中,常规的自聚焦透镜、平凸柱透镜和球透镜受到了使用空间的限制,以致于难以再用它来作为光学耦合元件。人们不得不寻求焦距极     

高斯光束经梯折透镜的传播：简化的公式

在几何光学近似下，导出了高斯光束经一类梯折透镜传播的简化公式。     

用于微器件制作的灰度掩模技术

讨论了灰度掩模技术在凸及凹形微透镜,折衍射复合微透镜和微尖形阵列等器件制作方面的应用,给出了与几种典型的凸及册形微透镜,折省射复合微透镜和微尖形结构对应的灰度掩模板的设计实例及其应用,为灰度掩模技术制作微透镜器件及微尖形阵列奠定基础。     

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。     

半导体激光阵列光谱合束技术中变换透镜的研究

利用光栅-外腔的方法对半导体激光阵列(LDA)进行光谱合束时常采用平凸或双凸柱透镜作为变换透镜,然而它会导致外腔的反馈效率低下,经研究发现LDA轴上发光单元的反馈效率为80.5%,对于边缘发光单元甚至降到了49.7%。针对该问题提出了采用双分离柱透镜作为变换透镜,从而可以提高外腔的反馈效率。将传统LDA光谱合束光路展开,并利用Zemax画出它的等效光路,以此来求出平凸变换透镜LDA每个发光单元的反馈效率;根据像差理论分析了平凸变换透镜的成像特点,发现平凸变换透镜的球差和慧差较大,需要对其进行矫正;根据初级像差理论,利用PW法设计了双分离变换透镜,并利用Zemax进行了优化。结果发现,优化后双分离变换透镜可以使10mm宽LDA发光单元的反馈效率达到94.2%以上。研究结果表明使用双分离变换透镜法可提高光谱合束效率。     

光学耦合透镜的计算机辅助设计

本文介绍了一种设计耦合透镜的新方法,并从球透镜和平凸棒透镜耦合效率的归一化公式出发,编制出了一套适合光通信工程应用的耦合透镜设计程序,该程序用逐点逼进求解函数的方法,可将一雏型光学耦合系统的最佳耦合效率值及对应的透镜参数值计算出来,为用户提供依据与方便。程序采用人机对话方式工作,更易于用户掌握和操作。     

基于径向梯度折射率透镜的消色差光学系统的设计

提出了一种基于径向梯度折射率(gradient index, GRIN)的消色差透镜,有效抑制了光学系统的色差效应。首先,利用径向GRIN透镜较低的球差和像差以及更优良的聚焦成像、更高的光学耦合效率的优势,实现了径向GRIN透镜的消色差光学系统的设计,消除了高阶像差。其次,通过对ZEMAX操作数POWR和SPHA的控制,分别对光学系统的光焦度和球差进行了优化设计。最后,推导并建立了径向GRIN透镜消色差光学系统的光焦度和色散模型,进行了径向GRIN透镜与常规胶合透镜的消色差效果对比实验。实验结果表明,径向GRIN透镜可以实现在波长范围486—656 nm良好的消色差功能,且消色差效果明显优于常规胶合透镜。径向GRIN透镜的弥散斑在艾里斑内,镜头聚焦情况良好,像差基本矫正且达到衍射极限,符合消色差透镜的良好成像要求。     

聚焦塑料纤维透镜的研制及其应用

聚焦塑料纤维透镜是一种新型的塑料光学元件。和中间厚边缘薄的普通透镜不同,其光学特性表现在纤维横截面上的径向折射率分布呈梯度变化,所以也称梯折塑料纤维透镜。折射率在中心轴处为最大,沿半径按抛物线趋势逐步减小n=n_0(1-0.5Ar~2)式中n_0为塑料纤维中心轴上的折射率;r为任一点至中心轴的距离;A为折射率分布常数。改变聚焦塑料纤维的长度,就可获得不同的焦距和物-象距离,若用它来代替普通透镜,可获得焦距很短和直径很小的微透镜,从而为光学系统的微型化开辟了新的途径。聚焦纤维有玻璃纤维和塑料纤维两大类。最早的聚焦玻璃纤维是日本在1967年开发的     

Derivation of General Formula for Coupling Loss of Single-mode Fiber Collimators with Gradient——index Rod Lenses

Gradient--index rod lens (GRIN--lens) whose pitch is ordinary value with bevel ferrule coupling system is analyzed, an equivalent method which can be used to analyze this system is put forward, and a general formula for determining the coupling loss with axes mismatch, radial mismatch, and angular mismatch is derived by use of the Gaussian field approximation and mode-field coupling theory. The experimental results are in good agreement with the theory prediction. It indicates that these formulas are suitable to analyze the gradient--index rod lens coupling system with pigtail fiber.     

基于离轴光学系统的水导激光耦合技术研究

在水导激光加工中,聚焦激光与微细水束的耦合对准效果是实现水导激光稳定加工的关键。为了提高水导激光的耦合对准精度,提出了一种新的耦合对准方法,即采用一种双透镜离轴光学系统,系统中一透镜进行轴向移动从而调节束腰轴向位置,另一透镜与喷嘴一起进行径向移动从而调节束腰径向位置。该方法可以有效提高对准装置的分辨率,从而实现高精度的耦合对准。对该方法进行了理论分析,并根据理论分析进行了实验装置的设计。实验结果表明该方法将耦合对准装置的径向分辨率提高了5倍,与预期设计相符。应用该方法成功将激光耦合进入直径100 m的喷嘴中实现水导激光加工,该方法也是离轴光学系统的一个创新应用。     

单模光纤章动跟踪耦合系统设计

在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激光章动跟踪系统进行了设计,主要包括激光器、准直镜、快速反射镜、耦合透镜以及光电探测器,并以光电探测器的能量反馈完成了激光章动跟踪算法设计。最后搭建了实验平台,对系统进行了实验测试。通过实验测试得到,在激光章动跟踪时单模光纤的耦合效率为53.5%,并测试了径向偏差以及光斑大小对耦合效率的影响,得到了相应的曲线。耦合效率满足系统要求,并且实验测试曲线与理论分析的仿真曲线基本一致。     

Fabrication of semiconductor optical switch module using laser welding technique

The 4/spl times/4, 1/spl times/2, and 1/spl times/4 semiconductor optic-switch modules for 1550 nm optical communication systems were fabricated by using the laser welding technique based on the 30-pin butterfly package. For better coupling efficiency between a switch chip and an optical fiber, tapered fibers of 10-15 /spl mu/m lens radius were used to provide the coupling efficiency up to 60%. The lens to lens distance of the assembled tapered fiber array was controlled within /spl plusmn/1.0 /spl mu/m. A laser hammering technique was introduced to adjust the radial shift, which was critical to obtain comparable optical coupling efficiencies from all the channels at the same time. The fabricated optical switch modules showed good thermal stability, with less than 5% degradation after a 200 thermal cycling. The transmission characteristics of the 4/spl times/4 switch module showed good sensitivities, providing error free transmissions below -30 dBm for all the switching paths. The dynamic ranges for the 4/spl times/4 and 1/spl times/2 switch modules were about 8 dB for a 3 dB penalty and about 17 dB for a 2 dB penalty, respectively.     

线阵CCD相机镜头畸变标定方法

针对线阵CCD相机标定时镜头会产生畸变的情况,提出来一种利用交比不变的方法,考虑镜头同时存在的径向畸变和离心畸变,对畸变参数进行标定,建立畸变校正函数,并利用Matlab做出镜头畸变曲线,分析了线阵CCD相机镜头仅仅存在径向畸变时对结果的影响和径向畸变与离心畸变都存在时的影响。这种方法应用于相机标定之前,可以有效地消除线阵CCD相机镜头误差对整体标定结果的影响。     

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。     

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     

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。     

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。     

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。