光纤与激光基础知识_肖
光纤激光器的原理与结构
光纤激光器的原理与结构首先，光纤激光器的泵浦源通常使用高功率半导体激光器或激光二极管，将泵浦光能转化为光纤中的激发能量。
泵浦源可以是连续波泵浦（CW）或脉冲泵浦，具体取决于激光器的应用需求。
其次，光纤激光器的增益介质是由掺杂有活性离子的光纤构成的。
掺杂的活性离子通常是稀土元素，如钕（Nd）、铥（Tm）或镱（Yb），这些元素具有较窄的能级跃迁带宽和长寿命，适合用作激光器的活性介质。
这些元素通过离子交换或溶解在玻璃或石英纤维材料中，形成掺杂有活性离子的光纤。
最后，光纤激光器的反光镜用于形成谐振腔，实现激射光的反射和放大。
典型的激光器谐振腔结构包括两个端面反射镜，其中一个是全反射镜，另一个是半透镜。
全反射镜通常是一个金属或多层膜的光学镜片，用于产生高度反射，将光束反射回来增强激光信号。
半透镜则用于部分透射激光光束，将其输出为激光束。
当泵浦光源激发光纤中的活性离子时，它们被跃迁到高能级。
然后，在谐振腔的作用下，由高能级跃迁到低能级的过程中，会发生受激辐射，产生相干的激光光子。
这些光子在光纤中被放大，然后通过半透镜输出为激光束。
值得注意的是，光纤激光器与传统的固体激光器相比，具有许多优点。
首先，光纤激光器具有较高的输出功率和较好的光束质量，使其在工业加工、医疗治疗以及通信等领域有广泛的应用。
其次，光纤激光器的光纤增益介质具有较长的激光寿命和较低的阈值功率，同时光纤本身对激光束的传输具有较好的保护作用。
此外，光纤激光器的结构紧凑，易于集成和使用。
总结起来，光纤激光器是一种基于光子放大器原理的器件，通过泵浦源激发光纤中的活性离子，产生受激辐射，从而形成相干放射的激光。
其结构由泵浦源、光纤增益介质和反光镜组成。
光纤激光器具有高效的能量转换、较长的激光寿命和较好的光束质量等优点，因此在各个领域有广泛的应用。
光纤激光原理
光纤激光原理
光纤激光的原理是利用光纤作为激光器的输出通道，通过激光器内的光的放大和受激发射过程来产生激光。
光纤激光器一般由三个主要部分组成：泵浦源、激光介质和反射镜。
首先，泵浦源会向光纤激光器泵浦光纤注入能量，使激光介质中的部分原子或分子达到激发态。
常用的泵浦源有光纤耦合半导体激光器或固体激光器。
其次，在激光介质中，经过激发的原子或分子会通过受激发射过程释放出光子，这些光子具有相同的频率和相位，形成了激光。
最后，光纤激光器的两端分别放置着两个反射镜。
其中一个镜子是部分透射的，允许一部分激光通过，而另一个镜子是完全反射的，使激光反射回激光介质内。
当激光束以一定的方式通过光纤中的介质时，通过已经建立的反射路径，激光一直来回往复地通过激光介质，从而达到放大和镜像反射的效果。
这样经过多次往复，激光的能量得到不断放大，并最终从部分透射镜激射出来，形成一束强大、单一频率和相干性很高的光，也就是激光。
总结起来，光纤激光器利用泵浦光源的能量激发激光介质中的
原子或分子，通过受激发射过程产生同频率、相干性很高的激光，并通过光纤的反射来实现激光的放大和输出。
光纤激光器原理
光纤激光器原理
光纤激光器是一种基于光纤的激光发生器，其工作原理如下：
1. 激光增益：光纤激光器中使用的光纤被掺杂了能够放大光信号的掺杂剂（通常是稀土离子如铒离子）。
当一个弱的光信号（即激光器输入）通过掺杂光纤时，这些掺杂离子会吸收光信号的能量并发出与之频率相同的光子。
这个过程称为受激辐射，可以使光信号的能量逐渐增加。
2. 反射：光纤激光器中的光纤两端都有一个反射镜。
当光信号被放大到一定程度时，其中一部分光会漏出光纤，经过一个反射镜反射回来。
这个反射导致了光在光纤中来回传播，同时引起了光的干涉，形成了共振。
3. 泵浦：为了使掺杂离子能够发射光子，需要通过一个泵浦光源来提供足够的能量。
这个泵浦光源可以是激光二极管、光纤耦合激光器等。
泵浦光源的能量被输入掺杂光纤中，使掺杂离子激发并发射光子。
4. 单模振荡：光纤激光器中的光纤通常是单模光纤，这意味着只能传输一种频率的光。
在反射作用下，仅有特定频率的光信号能够形成振荡，并逐渐放大为激光信号。
其他频率的光则被过滤掉。
总结来说，光纤激光器的原理是通过掺杂光纤中的离子吸收、放大光信号，利用反射产生光的共振效应，并通过外部泵浦光源提供能量，最终形成高强度、单频率的激光输出。
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结第一章1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。
通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（SiO2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。
输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。
光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。
系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。
光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。
光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。
它一般由光电检测器和解调器组成。
光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。
中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。
为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。
还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。
在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。
目前大都采用强度调制与直接检波方式。
又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。
发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。
光纤激光器的原理与结构
光纤激光器的原理与结构光纤激光器是一种利用光纤作为激光器介质的激光器。
它以光纤的光导特性为基础，具有小巧、灵活、高效等优点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
光纤激光器的基本原理可以归纳为激光放大、光反馈和能量转换三个方面，下面将对其进行详细介绍。
第一，激光放大。
光纤激光器一般采用掺杂有特定材料的光纤作为放大介质。
其中，掺杂的材料可为稀土离子如铒、钕等，其主要作用是提供能级，实现电能到光能的转换。
当外界的能量供给（如光能、电能等）作用于掺杂材料时，稀土离子吸收入射光并转化为激活态，激活态颗粒与基底发生碰撞而迅速跃迁到较低能级并释放出辐射能，形成激光。
由于掺杂材料分布于光纤核心区域，使得光能在光纤中的驻留时间增加，从而增加放大系数，提高激光功率。
第二，光反馈。
为了获得高质量的激光输出，光纤激光器需要实现光的随轴反馈。
它一般采用光纤光栅和光耦合器等装置来实现。
光纤光栅是一种通过改变光纤折射率分布而形成的光波束反射镜，起到光反馈的作用。
光耦合器则是将输入光和输出光分别通过两根相互独立的光纤引入和引出，用以将反射的激光光束分离出来。
通过调整光栅结构和光耦合器的参数，可以实现激光的特定波长选择和功率调节，进而实现激光器的稳定输出。
第三，能量转换。
光纤激光器需要将外部能源（如电能）转化为激光输出。
一般情况下，光纤激光器采用半导体激光器作为光纤激励源。
通过将电能输入到半导体器件中，形成电子与空穴的复合，产生光子并通过光纤输送到激光器中进行放大和反馈，最终实现激光输出。
同时，光纤激光器还需要提供稳定的电源供给和温度控制系统，以保证激光器的正常工作。
光纤激光器的结构一般包括激光介质、激光泵浦、光栅和耦合器等组成。
其中，激光介质即掺杂有稀土离子的光纤，可为单模光纤或多模光纤。
激光泵浦是提供能源的装置，一般采用半导体激光器。
光栅是实现光的反馈的装置，采用了周期性折射率变化的结构。
耦合器则是实现输入光和输出光的分离，并且可根据需要进行功率调节和波长选择。
光纤激光器讲义课件
五、激光焊的优点
图7-21 深熔焊小孔示意图
5
7.3 激光打孔
一、激光打孔原理
激光打孔机的基本结构包括激光器、加工头、冷却系统、数控装置和操作面盘 （图7-13）。
图7-13 激光打孔机的基本结构示意图
二、激光打孔工艺参数的影响
※ 脉冲宽度对打孔的影响 ：脉冲宽度对打孔深度、孔径、孔形的影响较大。窄 脉冲能够得到较深而且较大的孔；宽脉冲不仅使孔深度、孔径变小，而且使孔的 表面粗糙度变大，尺寸精度下降。
7.1 激光加工的一般原理
2）材料的反射、吸收和导热性
※激光正入射，在光点中央的温度上升值ΔT与被吸收的光功率、导热系
数之间的关系
T
P
' 0
K
2.激光加工举例 1）激光焊接 2）激光打孔 3）激光切割
1
7.2 激光焊接
一、激光焊接是一种材料连接，主要是金属材料之间连接的技术。 其优点：
1）用激光很容易对一些普通焊接技术难以加工的如脆性大、硬度高或柔软性强 的材料实施焊接。 2）在激光焊接过程中无机械接触,易保证焊接部位不因热压缩而发生变形 3）激光束易于控制的特点使得焊接工作能够更方便的实现自动化和智能化。
四、激光深熔焊
1）激光深熔焊的原理 当激光功率密度达到106—107W／cm2时，功率输入远大于热传导、对流及辐射 散热的速率，材料表面发生汽化而形成小孔（图7-21），孔内金属蒸汽压力与四 周液体的静力和表面张力形成动态平衡，激光可以通过孔中直射到孔底。
2）激光深熔焊工艺参数 ※ 临界功率密度：深熔焊时，功率密度必须大于某 一数值，才能引起小孔效应。这一数值，称为临界 功率密度 ※ 激光深熔焊的熔深 ：激光深熔焊熔深与激光输出 功率密度密切相关，也是功率和光斑直径的函数。
光纤激光器的原理与应用
光纤激光器的原理与应用激光器是一种产生具有高相干性、窄谱线宽、高亮度和方向性良好的光束的器件。
其中，光纤激光器是一种以光纤为增益介质的激光器，其令人惊叹的稳定性、高效率和小尺寸使其在许多应用领域中发挥着越来越重要的作用。
一、光纤激光器的原理为了理解光纤激光器的原理，首先需要知道激光器是如何产生光束的。
激光器工作时，精心设计的激活剂被加入至玻璃管中，然后通电。
激活剂的状态变化会在一个非常短的时间内释放能量，这种能量可用于激发带电粒子，进而导致原子的激发，最终导致受激辐射产生激光。
在光纤激光器中，增益介质不是用玻璃管装载的气体或晶体，而是用光纤做增益介质。
增益介质在通过激光器过程中会发生受激辐射，在辐射过程中会释放能量，这个能量过量的爆发会使光纤内的电子获得激发，进而导致原子的激发以及光纤材料的激发。
这个过程引发了特定波长和相干性的光线的产生，同时这个光线通过光纤中的反射，最终得到滤除激光调谐腔产生激光输出。
二、不同类型的光纤激光器其中，光纤激光器可以根据激发方式和放大机制进行分类。
激发方式的不同可能导致在不同领域中的应用范围差异。
放大机制的不同可能会导致不同输出功率和效率的激光器。
1. 纳秒脉冲激光器典型的例子是Nd：YAG（钕掺杂氧化铝）激光器，它通过大于1纳秒的脉冲激光器产生激光。
这样的激光器可以产生非常高的峰值功率，但输出持续时间短。
2. 二极管泵浦激光器二极管泵浦激光器是一种高效激光器，通常用于做纤维光通信。
3. 光纤增益器光纤增益器通过扩展单束光线来实现放大，而无需在激光器中产生光线。
光纤放大器被广泛用于无线电遥控器实验、相关制备和光通信中。
三、光纤激光器的应用1. 通信系统光纤激光器是制造光通信系统所必需的核心设备。
光纤激光器对于高反射和光衰减可以进行优化，对于高速数据和光纤隔离能力也有显著优势。
2. 材料加工光纤激光器在放大器和眼镜品质点焊上是最广泛应用的激光器。
其高速斩割速度和卓越质量使其在快速减薄、包装和切割方面成为重要工具。
光纤激光器的原理与结构
光纤激光器的特点
• 高效能：通过光纤传输和放大激光，能量损失少。 • 精确控制：能够精确调节激光输出的强度、频率和形态。 • 稳定性：温度控制系统保持激光器的稳定性。 • 微光器的应用领域
通信
用于光纤通信系统中 的信号放大和光纤传 输。
材料加工
用于切割、焊接和表 面处理等材料加工应 用。
光纤激光器的基本构造
激光二极管
用于激发光纤中的活性离子，产生激光辐射。
光纤端镜
用于通过全反射将激光束引导回光纤中。
光纤材料
用于传输激发的光信号，并放大激光辐射。
冷却系统
用于控制光纤激光器的温度，以确保稳定性和 持久性。
光纤激光器中的光放大
1 受激辐射
由激光二极管激发活性离子，使其释放激光辐射。
2 受激发射
激发的光子与离子碰撞并触发其他离子发射更多激光辐射。
3 产生光放大效应
这种链式反应导致激光辐射的迅速放大。
激光输出的实现
1
输出镜
激光经过光纤端镜反射后，部分穿过输
激光束整形
2
出镜产生激光输出。
通过透镜聚焦和光纤整形器塑造激光束
的形状和焦点。
3
激光封装
将激光器封装在合适的外壳中，保护激 光器并方便使用和部署。
光纤激光器的原理与结构
光纤激光器是一种高效且精确的激光发射装置，通过激发光纤中的活性离子 来产生激光。本演示将深入探讨它的原理、结构和应用，以及未来的发展趋 势。
原理概述
光纤激光器借助光纤中的光放大效应，通过内置的激光二极管激发光纤中的 活性离子。这些离子在光纤中被激发并释放出激光辐射，形成激光束。
医学
用于激光手术和医学 成像等医疗领域。
光纤专业知识
• 旋转固定的子弹头式样的连接器，可快速连接。在上世纪80年代和90年代 初广泛使用于进线间，目前被连接器代替。
光纤连接器类型
• 由, , , 联合开发.。 • 早期支持100 以太网应用, 但由于支持千兆以太网的进度太慢导致逐渐
被连接器代替。
测量损耗
测量损耗
(-0.3)
100 1/2 (-3.0)
10
1/10 (-10.0)
1 0.1
1/100 (-20.0)
568 (-26)
0.01
0.001 0dB
10dB 20dB 30dB 40dB 50dB
/ ()
%
重要的问题
我如何可以通过一根比人的头 发 还 细 的 玻 璃 管 将 一 丝 光 线 传 到 几 公 里 以 外?
Modal
160 Mhz.km 200 Mhz.km 400 Mhz.km 500 Mhz.km
Bandwidth
Max Distance 220 m
275 m
500 m 550 m
1000 应用在不同的多模光纤, 在 1330 波长操作
➢1, 2 和 3 光纤适用于 1000 ➢(但注意距离限制)
工作区
设备室
互连和熔接
在配线间内的互连或铰接提供更大的灵活性和易于移植到交叉连接 从中央交叉连接到工作区的最大长度应为300米
互连和熔接
主干电缆 中央
交叉连接
水平电缆 (<90 米)
主干电缆 + 水平电缆 + 跳线 < 300米
工作区
设备室
一般的准则
集中光纤布线应： 允许移植到交叉连接 允许添加或拆卸水平 或主干光纤 支持所有 - 606 标记要求 提供电缆弯曲半径控制 允许光纤预留的管理 连接硬件应： 保证正确的光纤极性 符合 568 提供足够的连接器保护
激光光纤 参数
激光光纤的主要参数包括光束参数乘积（BPP）、束腰直径、发散角以及波长等。
1. 光束参数乘积（BPP）：这是衡量激光光束质量的重要参数，通常表示为毫米·毫弧度（mm·mrad）。
BPP值越小，表示激光的聚焦性能越好，适用于精密加工。
BPP是一个常数，对于特定的激光器，当通过光学系统改变束腰或焦点大小时，发散角会相应变化。
2. 束腰直径：激光光束最小直径的位置，通常位于激光出口处或聚焦镜的焦点处。
束腰直径越小，激光光束可以聚焦到更小的点，适合进行精细加工。
3. 发散角：激光光束从束腰位置开始向外扩散的角度。
发散角越小，表示激光光束的传播越稳定，能量集中度越高。
4. 波长：激光的波长决定了它与材料的相互作用方式，不同波长的激光适用于不同类型的加工和测量应用。
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1、光纤传输条件全反射条件为了使光波在传输过程中光能量损耗尽可能小，需使光束在光纤内部传输时发生的内反射满足全反射条件。
谐振条件（相位条件）考虑两列向前（光束分波前）传播的相干光在某一时刻的相位差及叠加情况，它们产生沿垂直于光纤光轴分布的相位差。
这两列波产生谐振，或者相互减弱，这就是并非所有满足全反射条件的光波都能在光纤内部形成稳定的传输。
能够在光纤内稳定传输的光波，除了要满足全反射条件外，还要满足谐振条件－相长干涉条件，光波的入射角应满足：πδδθm nk i 2cos 2210=++才能在光纤内部形成稳定传输。
对于给定光纤，能够在内部稳定传输的光波之入射角i θ仅仅取一些分立值。
每个i θ值对应一个m 值，称为光纤内光场分布的一种模。
2、光纤的色散光纤色散是决定光纤传输带宽的重要参数，限制传输容量、决定最大中继距离。
光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时由于各波长的群速度不同而引起光脉冲展宽的现象，即传输延时。
光纤色散的存在使传输的信号脉冲发生畸变，从而限制了光纤的传输带宽。
色散对数字信号通信的影响：目前光纤通信都采用脉冲编码形式，由于不同波长光波在介质中传播速度不一致，从而使得不同波长光波到达光纤终端时产生延时差。
由于各个波长成分到达的时间先后不一致，因而使叠加后的脉冲加长了，这叫脉冲展宽。
传输距离越远脉冲展宽现象越严重，比特率越低。
光纤不是用来传输单个脉冲的，而是用来传输一个脉冲序列，要把宽度几乎为零的脉冲序列传输到接收端，要在接收端把这个脉冲序列区分开来，则脉冲序列的重复频率—即为比特率。
光纤色散可以分为三类：材料色散、波导色散、模间色散，光纤色散（延时差）是这几类色散（延时差）之和。
材料色散：是由光纤材料的折射率受波长的影响所造成的色散。
波导色散：在光密介质中，不同波长反射波在界面发生相位突变不同引起的色散。
模式色散：多模光纤中，即使在同一波长，不同模式的传播速度不同。
它所引起的色散叫模式色散。
前两种色散通常称为模内色散，模内色散都直接与频率有关。
除去理想单色光源为，任何实际光源的谱宽都是有限小的，总存在一定的波长范围，即光源频宽不为零。
光源带宽越宽，光纤的材料色散和波导色散越严重，而对模间色散影响较小。
在多模光纤中，有模式色散、波导色散、和材料色散，而以模式色散为主。
单模光纤中有材料色散和波导色散。
3、光纤耦合效率1) 光纤与光源的耦合光纤与光源的耦合主要有方式：直接耦合、与透镜耦合。
前者是直接将光纤对准光源接收光功率。
其结构简单，成本低廉，但耦合效率一般很低。
透镜耦合则是在光源与光纤之间设计某种透镜系统，用以对光源的输出光束进行变换，例如校正波前、变换数值孔径或光斑尺寸、消除像差等，使得变换之后的光束能够和光纤匹配，从而提高耦合效率。
光源－光纤的耦合效率η定义如下，光纤接收到的有效传输功率，光源辐射总功率。
f P s P s f P P =η朗伯光源与光纤的耦合朗伯光源可视为一面光源，在空间及时间域均不想干，因此具有较宽的连续频谱和空间模谱。
朗伯光源与光纤的耦合效率可表示为：简单起见，光纤耦合效率正比于光纤和光源尺寸与数值孔径乘积之比的平方。
例如白炽光源，发光面积很小，远场辐射半角达900，因此光纤耦合效率很低，不适合作光纤通信或传感器系统的光源。
应当指出，朗伯光源与光纤耦合时所能达到的最大耦合效率，不可能指望通过透镜变换系统来取得比它更高的耦合效率。
这是因为透镜变换前后其光斑尺寸与数值孔径之乘积恒为常数。
但是实际应用中，光纤一般不可能紧贴光源耦合，因此常利用透镜系统将光源的发散光束变为汇聚光束，以改善光源－光纤的耦合。
固体及气体激光器与光纤的耦合各种类型的固体和气体激光器产生空间及时间域都想干的受激辐射光，其输出光束是平行性很好的圆对称高斯光束，束腰在激光器输出端面上，束腰半宽为毫米量级，远场发散角为毫弧度量级。
光束方向性极好，这种耦合比较简单，只须采用适当的汇聚透镜将光束聚小至光纤芯径相当的尺寸即可，其耦合效率可达80％以上。
半导体激光二极管（LD）与光纤的耦合LD输出光束也可近似看成束腰在输出端面上的高斯光束。
但是，LD输出光束特性与固体激光器有很大差异：近场分布不对称、远场光斑也不对称、具有很大的光束发散角。
所以LD与光纤耦合难度很大。
不过LD发光面尺寸比单模光纤芯径还要小很多，因此可采用各种透镜变换系统提高光纤耦合效率。
2)光纤与光无源起见耦合通常，光无源器件中的各光学元件要求平行光入射。
因此，光纤与光源器件的耦合采用准直－聚焦方式。
透镜系统用于光纤耦合系统的透镜主要有两种：球透镜与自聚焦透镜球透镜采用高折射率玻璃经过特殊的光学工艺加工而成，透镜直径从0.25mm －2.5mm ，折射率1.66－1.88，由于透镜极小，也称“芝麻透镜”。
球透镜的焦距和数值孔径NA 分别如下：球透镜具有数值孔径大、透镜间距长、耦合效率低的特点，其缺点是安装结构复杂，调节难度大，而且只能用于共轴系，当离轴时损耗很大。
自聚焦系统两端面是平面，可直接与光纤端面粘接、结构紧凑、稳固、调制方便、耦合损耗低。
在实际应用中，为了取得最佳耦合效率，也可取透镜长度不等于1/4节距，而有下式决定：耦合效率分析影响光纤耦合效率的因素可归结为两点，光学系统像差与调制误差。
调制误差包括横向、纵向、角向失准及模场失配等。
用于分析光纤－光无源器件耦合效率的方法主要有两种：光学追击分析方法、模场耦合分析方法。
光学追击分析方法：设由光纤端面上某点光源沿某一角度发出的光线簇中所含光线数目为N ，这些光线能够被接收的条件是，光线落在准直与聚焦透镜及输出光纤的端面上，并且光纤斜率不大于透镜和光纤的数值孔径。
如果有n 条光线被接收，则耦合效率为：模场耦合分析法：若已知输入与输出光纤的远场分布函数r s ψψ，及透镜系统的想干传递函数，则光纤耦合效率可写成：lens L3)透镜变换系统常用的变换透镜系统有三类：单透镜：由一个透镜来完成高斯光束的变换。
目前已用于光纤耦合的有球透镜、平凹透镜和自聚焦透镜复合透镜：由两个或多个透镜构成。
光纤微透镜：由于在光纤与LD之间插入变换透镜系统在调试方面有一定难度，同时也由于采用传统工艺加工的透镜其焦距一般不能减的很小，致使耦合效率受到限制。
为此人们研制出另一类变换透镜，即光纤微透镜，采用特殊的工艺在光纤端部直接加工而成。
4、激光基本知识激光器的主要组成部分是谐振腔，它不但是形成激光振荡的必要条件，而且对输出激光的模式、功率、束散角等都有很大的影响。
谐振腔是由两个相互平行的并与激活介质轴线垂直的反射镜组成，其中一个是全反射镜，另一个是部分反射镜，激光由部分反射镜输出。
激光之所以具有高亮度及方向性、单色性和想干性好的特点，与光学谐振腔在激光产生中所起的作用是密不可分的。
1) 激光简介激光的参数分为时域参数和空域参数，时域参数反映了激光的功率能量的时域分布，即随时间的变化情况；空域参数反映了激光光束横截面上的功率能量分布，主要包括光斑尺寸、发散角、功率密度等。
激光功率和能量直接反映了激光的有无和强弱，是评价一台激光器的基本参数。
其中激光光束能量的分布用激光横模模式来描述。
多模高斯光束：许多激光器输出光束的场分布并不知是基横模高斯光束，还含有高阶高斯光束，实际上是基横模高斯光束分布和高阶高斯光束分布的线性叠加，即多模高斯光束。
M 2因子在多模高斯光束中，随着模节数的提高，其光束的束腰半径和束散角与基模高斯光束的偏差越来越大，光束质量越差。
为了与基模高斯光束有一个定量的比较，定义多模高斯光束的质量因子2M 为：散角基横模高斯光束远场发径基横模高斯光束束腰半实际光束远场发散角实际光束束腰半径××=2M在真空中传播的基横模高斯光束，束散角0θ与束腰半径0ω存在关系00πωλθ=。
Zemax 软件中可以进行物理光学计算，Paraxial Gaussian Beam 模块可以计算系统中不同位置处轴向高斯光束参数，包括混合模式高斯光束。
Skew Gaussian Beam 模块计算不同视场处高斯光束参数。
近场和远场：激光器输出的光场分布分为近场和远场。
所谓近场分布指光强在解理面上的分布。
远场分布是距离输出腔面一定距离的光束在空间上的分布，这常常与输出光束的发散角相联系。
2) 激光在光纤中的传播具有一定角度的平面波在芯层之内叠加，产生干涉光的强度分布，下图用两条光纤的干涉表示这一现象。
图中用实线表示对于与光线成直角的相位面的正电场，以虚像表示负电场。
光束在光纤内传输时的干涉分析将光线恰好迂回包层部分而进行的现象叫做古斯－汉森相移，古斯－汉森现象引起相位突变，表现为电场分布稍微渗透到包层部分。
在芯层和包层附近，正负相位面总是重合而是电场变为零；而中心附近则因相互叠加合成而是电场变大，光波限制在芯层。
光纤中电场强度的分布如上所示，光波强度的横向分布在轴线上并无变化。
将这种形态叫模，模只有在光线与界面之间的角为特殊值时才能形成。
考虑到电场的偏振方向，平面波导分为TE模与TM模。
电场只有y向分量的叫做TE模。
磁场只有y向分量的叫做TM模。
3)激光扩束望远镜的设计特点激光扩束望远镜的焦面不像一般望远镜那样严格的重合，因此只能说基本上可作望远镜系统的设计考虑，其设计要求如下：a)因为激光光束的发散角较小，所以只需校正轴上球差及正弦差；b)结构宜简单，以尽量减少激光能量的损失，可采用非球面的单透镜；c)不宜用胶合透镜，因胶合面易受激光损坏；d)在设计时应考虑到透镜的二次反射像不要存在镜片内部，以免打坏玻璃；e)不必校正色差，但要考虑使色球差较小，以兼顾几种不同波长使用。