基于热扩芯光纤的光纤准直器特性研究

为了提高光纤和光器件之间的耦合效率,设计了由热扩芯光纤和自聚焦透镜构成的新型热扩芯光纤准直器。理论上分析了热扩芯光纤准直器的基本结构参数与光学特性的关系以及由3种失配导致的耦合插入损耗。研究发现,热扩芯光纤准直器的耦合特性与自聚焦透镜的参数有关,热扩芯光纤准直器在轴向间距和角度偏差上的耦合失配容限明显优于普通光纤准直器,横向位移损耗则高于普通光纤准直器。采用模场半径为15.4μm的热扩芯光纤与自聚焦常数为0.295mm-1的自聚焦透镜制备了热扩芯光纤准直器,并对热扩芯光纤准直器因3种失配导致的耦合插入损耗进行了理论和实验比较,结果表明实验数据与理论吻合较好,说明所设计的热扩芯光纤准直器可用于长距离光耦合和旋转连接器件。     

自聚焦光纤及列阵成象特性和应用

自聚焦光纤(Selfoc)是一种特殊光纤,其径向折射率分布呈光滑的抛物曲线,又称为GRIN(graded index)。目前主要用做成象微透镜和聚焦耦合用,是纤维光学的重要组成部份。自聚焦透镜列阵(SLA)是由自聚焦光纤严格排列而成,以二列为主。复印     

GRIN光纤传输特性及其在透镜光纤耦合系统中的应用研究

论述了GRIN光纤传输特性与自聚焦原理,分析了LD与光纤的耦合特性,介绍了微透镜光纤的结构、高效耦合原理与加工工艺以及技术指标.提出采用GRIN与普通光纤级联,进一步提高耦合效率和失调容差的新思路.     

端面球透镜光纤与激光器的耦合

一、前言激光器与光纤的耦合在光通信系统中占有比较重要的地位。如何提高耦合效率以及改进耦合器的结构性能是最近几年中耦合器研制方面的主要课题之一。对此,国内外都进行了许多研究,取得了很大的进展。特别是激光器与光纤的耦合,在耦合方式上有端面球透镜、锥状透镜、柱透镜、自聚焦透镜,以及这些透镜     

双芯自聚焦透镜耦合分析

利用光线光学的原理，提出了求解双芯自聚焦透镜耦合损耗的数学模型，利用该模型得出了自聚焦透镜耦合损耗与双芯间距的关系曲线。实际制作的双芯自聚焦透镜耦合系统，两路光纤到光纤的耦合损耗分别为０．７９ｄＢ和０．８５ｄＢ。     

多模光纤到单模光纤耦合效率的研究分析

由于多模光纤的纤芯直径远大于单模光纤的纤芯直径,且多模先纤的数值孔径也大于单模光纤的数值孔径,因此多单模转换效率极低.为了提高多模光纤到单模光纤的耦合效率,采用自聚焦透镜对从多模光纤出射的光束进行汇聚,使其半径大小尽量与单模光纤的芯径大小相匹配,然后再利用球透镜来减小被汇聚过的光束的发散角,在不考虑各种连接损耗的前提下,通过ZEMAX来求解多模光纤到单模先纤的耦合效率.采用这种新型组合透镜耦合的方法可以极大提高多单模耦合的耦合效率,其最高耦合效率可达到38.7%.因此,这种组合透镜法是可行的.     

微透镜光纤在半导体激光器中的应用研究

对几种典型的半导体激光器与光纤的耦合特性进行分析,提出提高耦合效率所采用的微透镜光纤的结构.介绍熔拉型、化学蚀刻型、研磨抛光型、切削型、自聚焦光纤型和铸模型等微透镜光纤的制作原理和工艺以及目前达到的指标,并对各种形式的透镜光纤进行了评价.提出了提高耦合效率和失调容差、降低插损的新思路.     

半导体激光器与单模光纤的耦合研究

对半导体激光器与单模光纤的耦合问题进行了研究。文中对采用自聚集透镜对及采用薄透镜与自聚焦透镜组合来提高耦合效率的方案进行了理论分析，导出了各自方案中各组件的最佳空间位置，并给出了相应的实验结果。     

全光纤自混合散斑干涉可行性研究

为了证明光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性,建立了自聚焦透镜收集效率的理论模型,重点研究了光纤自聚焦透镜的收集效率随其半径和工作距离的变化关系;从理论上证明了采用光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性;最后搭建了实验装置,并进行了实验研究。结果表明,该装置可以获得较好的自混合散斑干涉信号;可以解决自由空间自混合散斑干涉测速系统工具距离短、易受环境干扰等问题。     

基于自聚焦透镜耦合光纤取样的高功率激光装置调频脉冲时间波形测量技术

提出了一种基于自聚焦透镜耦合单模光纤测量调频小宽带脉冲时间波形的技术方案。理论分析和实验结果表明:自聚焦透镜耦合光纤的取样能量随透镜与光束夹角增大而减小,但同一角度下各级次光谱耦合效率一致,取样过程不会引入附加的调频-调幅(FM-AM)效应,耦合效率下降一半时允许的光束角漂量为1mrad。该技术方案除具有便于集成、低成本、抗光束扰动能力和电磁干扰能力强等优点外,还通过自聚焦透镜扩大了取样面积,有效提高了取样能量,并抑制了光束截面能量起伏对测量系统的不良影响。该技术方案为高功率激光装置脉冲波形测量技术的改进研究提供了一定的理论和实验基础。     

自聚焦共焦光纤传感器轴向分辨率的影响因素

分析和研究了光纤光斑尺寸、透镜的数值孔径、放大倍率、光纤与透镜的匹配及装配等对自聚焦共焦光纤传感轴向分辨率的影响。指出，为使系统获得较高的轴向分辨率，需控制与光纤光班尺寸有关的参数A≤3，选用大放大倍率的自聚焦透镜，并使透镜的数值孔径小于光纤数值孔径，同时要保证透镜与光纤间的精密装配。     

光纤和自聚焦透镜的端面检查

本文描述了自聚焦透镜的一种检查方法，用来测定光纤和自聚焦透镜的端面质量，同时可测定光纤的数值孔径（NA）。该方法简单易于操作，适用于设备较小的条件下使用。     

光通信用自聚焦透镜耦合损耗的研究

针对单模光纤与自聚焦透镜（GRIN）的耦合,基于光学矩阵和高斯光学耦合损耗的理论,建立了计算耦合损耗的数学模型。利用这一模型分析了单模光纤与GRIN耦合时透镜的长度、离轴偏差及角度偏差等因素对耦合损耗的影响,得到了相应的规律性曲线。这对于自聚焦透镜系统成像理论的进一步研究和光纤通信耦合设计具有重要的意义。     

空间光-光纤阵列耦合自动对准实验研究

为了使空间光-光纤耦合结构具有一定的抗抖动能力,采用自聚焦透镜和多模光纤耦合阵列结构结合模拟退火算法对光纤阵列实行2维控制,自动搜寻空间光-光纤耦合最佳视轴对准姿态。对光纤阵列和模拟退火算法进行了理论分析实验验证,取得了耦合效率变化的相关数据。结果表明,通过模拟退火算法可以实现空间光-光纤视轴对准,且光斑中心在耦合端面中心抖动小于2.5mm时,耦合功率波动小于35%,满足无线激光通信系统的要求。     

自聚焦平板波导透镜及其应用

介绍了一种新颖的自聚焦平板波导透镜(SPWL),利用几何光学方法分析了它的光学特性,得出其传输矩阵,并进行了特殊的结构设计.介绍了实际制备这种透镜的工艺过程,并给出了光纤输出光束经1/4节距的自聚焦平板波导透镜之后输出的近场和远场光斑图,测试结果表明自聚焦平板波导透镜输出近场光斑在x-z平面内束宽为1 153.3μm,与根据传输矩阵计算得出的束宽1 153.2 μm相符;最后介绍了自聚焦平板波导透镜的三种应用实例:LD阵列和光纤的耦合、SOA与单模光纤的耦合、光功率分束器和直波导阵列波导光栅.     

屏蔽式LD活动耦合器

本文介绍了一种带有自聚焦透镜的屏蔽式LD活动耦合器。给出了LD耦合器的设计要点,其中包括了耦合光路的计算和结构设计,也给出了耦合效率的测量结果。由于LD耦合器采用了自聚焦透镜,耦合效率可达40～50％。所使用的光纤是标准渐变型光纤(芯径/包层直径为50/125μm,NA=0.2)。     

纤维光功率密度函数及其在耦合损耗计算中的应用

我们在本文中求得了纤维光功率密度函数与输出光功率之间的关系,并利用光功率密度函数导出了纤维光在自聚焦微透镜端面上的耦合损耗的近似表达式。不同参数的光纤和自聚焦微透镜的组合都可以由该表达式求得功率耦合损耗。     

GRIN光纤的成像和GRIN光纤列阵的综合成像问题

折射率梯度(GRIN)光纤和折射率梯度光纤列阵的成像实质上是光学元件列阵的单元成像和列阵的综合成像问题,前者服从经典光学的成像方程,后者具有非高斯成像的特性。但是,它们都可统一使用 ABCD 矩阵和几何成像的 ABCD 定律描述,本文将对与此有关的问题进行分析,并提出一些看法讨论。GRIN 光纤的成像矩阵已经清楚,GRIN 光纤、GRIN 透镜(又称自聚焦光纤、自聚焦透镜 Selfoc fibre/lens)、类透镜介质(linstike medium)的折射率 n 随径向坐标 r 的变化可用同一方程来描述     

大功率激光光纤耦合技术研究

简要介绍了大功率激光光纤耦合技术的六个主要的研究方向。包括 :光纤的选择与光纤端面处理、激光光纤耦合条件、聚焦透镜组合的选择、透镜像差的影响、光束与光纤失准引起的耦合效率下降以及透镜的热透镜效应。     

低耦合损耗的光电混合光纤旋转连接器

设计了一种光电混合光纤旋转连接器,能实现相对旋转的光信号在较大对准误差范围内低损耗连接.旋转状态下的自聚焦透镜准直光纤输出的光信号,并由PIN光电探测器将其转换为电信号,冉由激光器根据电信号再生出原始光信号继续在光纤通讯系统中传输.该光电混合光纤旋转连接器在离轴偏移量至520μm或对准倾斜角至0.5°时的附加耦合损耗为0.3 dB,而采用双自聚焦透镜的光纤旋转连接器要获得小于3 dB的插入损耗,其离轴偏移或倾斜角度必须小于100 μm和0.10°相比之下,本文设计的光纤旋转连接器能降低系统对机械加上及装配精度的要求,具有较高的实用价值.