半导体激光器和光纤的耦合
半导体激光器的工作原理及应用
半导体激光器的工作原理及应用摘要：半导体激光器产生激光的机理，即必须建立特定激光能态间的粒子数反转，并有合适的光学谐振腔。
由于半导体材料物质结构的特异性和其中电子运动的特殊性，一方面产生激光的具体过程有许多特殊之处，另一方面所产生的激光光束也有独特的优势，使其在社会各方面广泛应用。
从同质结到异质结，从信息型到功率型，激光的优越性也愈发明显，光谱范围宽，相干性增强，是半导体激光器开启了激光应用发展的新纪元。
关键词：受激辐射；光场；同质结；异质结；大功率半导体激光器The working principle of semiconductor lasers and applications ABSTRACT: The machanism of lasing by semiconductor laser,which requires set up specially designated reverse of beam of particles among energy stages,and appropriate optical syntonic coelenteronAs the specificity of structure from semiconductor and moving electrons.something interesting happens.On the one hand,the specific process in producing lase,on the other hand,the beam of light has unique advantages。
As the reasons above,we can easily found it all quartersof the society.From homojunction to heterojunction,from informatics to power,the advantages of laser are in evidence,the wide spectrum,the semiconductor open the epoch in the process of laser. Key worlds: stimulated radiation; optical field; homojunction; heterojunction; high-power semiconductor laser 0 前言半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，又称半导体激光二极管（LD），是20世纪60年代发展起来的一种激光器。
半导体激光器 制造 封装
TO封装技术
❖ TO封装，即Transistor Outline 或者Throughhole封装技术，原来是晶体管器件常用的封装形式， 在工业技术上比较成熟。TO封装的寄生参数小、工艺 简单、成本低，使用灵活方便，因此这种结构广泛用 于 2.5Gb/s以下LED、LD、光接收器件和组件的封装。 TO管壳内部空间很小，而且只有四根引线，不可能安 装半导体致冷器。由于在封装成本上的极大优势，封 装技术的不断提高，TO封装激光器的速率已经可以达 到 10Gb/s。
半导体LD的特点及与LED区别
特点：效率高、体积小、重量轻、 可 靠 ， 结构简 单 ； 其缺点是输出功率较小。目前半导体激光器 可选择的波长主要局限在红光和红外区域。
LD 和LED的主要区别 LD发射的是受激辐射光。 LED发射的是自发辐射光。 LED的结构和LD相似，大多是采用双异质结
(DH)芯片，把有源层夹在P型和N型限制层中间， 不同的是LED不需要光学谐振腔，没有阈值。
2二次外延生长
生长：
1.低折射率层 2.腐蚀停止层 3.包层 4.帽层：接触层
DFB-LD
3一次光刻
❖ 一次光刻出双 沟图形
DFB-LD
4脊波导腐蚀
选择性腐蚀到四元 停止层
DFB-LD
5套刻
PECVD生长SiO2 自对准光刻 SiO2腐蚀
DFB-LD
6三次光刻：电极图形
DFB-LD
7欧姆接触
半导体激光器的制作工艺、 封装技术和可靠性
目录
1.半导体材料选择 2.制作工艺概述 3.DFB和VCSEL激光器芯片制造 4.耦合封装技术
1.半导体激光器材料选择
❖ 半导体激光器材料主要选 取Ⅲ-Ⅴ族化合物（二元、 三元或四元），大多为直 接带隙材料，发光器件的 覆盖波长范围从0.4μm到 10μm。
光源-光纤的耦合和光纤连接器
B 0,max
0
0
cos sindddsrdr
pB0
rm 0
2p
0
sin20,maxdsrdr
pB0
rm 0
2p
0
NA2dsrdr
对于阶跃光纤，NA是常数与s和r无关，于是：
p P LE ,Байду номын сангаасD te p 2rs2B0N2 A
因此：
PLED ,stepPsrasN2PAs2,NA2,
ra
5.3 光纤与光纤的连接
多模光纤的连接 单模光纤的连接
多模光纤的连接
假设所有模式功率均匀分布，光纤-光纤的功率耦合与两根光 纤共有的模式数成正比。由此光纤-光纤的耦合效率为：
Rn n1 1 n n23 3..6 60 0 1 1..4 48 8 20.174
这相当于17.4%的发射功率反射回光源，与这一R值相对应的 耦合功率由下式给定：
P couple1d RP emitted
由反射造成的功率损耗为：
L1l0 o P P g c eo mui p t tle e1 d dl0 o1g R ()0.8d 3B
有：
p P
B rs 00
02pN2A dsrdr
PLED,graded
2p 2B0
rs 0
n2 (r) n22
rdr
2p
2rs2
B0n121
2
2
rs a
2Ps
n121
2
2
rs a
a
n (r) n n 1 11 (1 2 2 ()r1 //2 a ) n 1 1 (/1 2 )n 20 r r a a
LED发射的光耦合入多模光纤之后，由于非传播模式的能量 衰减，将在开始的~50 m存在注入模式达到稳态的过程。
三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计
三波长合束单管激光器光纤耦合模块设计刘翠翠;王鑫;井红旗;吴霞;王翠鸾;马骁宇【摘要】为了研究以单管半导体激光器为基本单元的高功率、高亮度波长合束光纤耦合模块,设计出新型光纤激光器泵浦模块,基于ZEMAX光学设计软件等设计了一种由30支单管半导体激光器组成、可输出3种波长光束的光纤耦合模块.将经快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦的光束耦合进入芯径105 μm、数值孔径0.22的普通光纤,最终得到尾纤输出端高于357.91 W的输出功率,光纤耦合效率为99.42%,光功率密度为27.24 MW/cm2-stras.为了验证模块的实际操作的可行性,分析了光纤端面法线与入射光束之间的夹角对耦合效率的影响,结果显示该夹角对模块的耦合效率影响较小.同时,应用ANSYS软件对模块散热情况的分析结果可知,模块散热性能良好.故该模块各项性能良好,可靠性较高,实现了高功率、高亮度、多波长的多单管半导体激光器光纤耦合模块的设计目的.%In order to develop a wavelengths ultiplexing fiber-coupled module of high output power and high power denisty on the basis of single emitter semiconductor laser diode,and design a kind of new pump laser for fiber laser,a new-type fiber-coupled module composed of 30 LDs was designed based on ZEMAX optical design software,which can output three kinds of wavelengths. After colli-mation by micro lens,including FACs and SACs,spatial multiplexing,wavelength multiplexing,di-version by special mirrors,focusing by focus lens and coupling to a fiber, the module can produce above 357.91 W output power from a standard fiber with core diameter of 105 μm and numerical ap-erture (NA) of 0.22. The total fiber coupling efficiency is about 99.42%, and the power density is 27.24MW/cm2. To test the practical feasibility of the module, analyzed the influence from the angle between the incident beam and the normals of optical fiber end face on the coupling efficiency, the results showed the effects from the angle is so tiny that can be neglected. At the sametime,the application of ANSYS software for the thermal analysis of this module shows that the cooling perform-ance of the module is pretty good. Therefore this module's performance is positive and of highreliability,which can meet the demand of single emitter semiconductor laser fiber-coupled module which is of high power, high brightness and multiple wavelengths. Additionally, this design is of great guiding significance for practical production.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】6页(P337-342)【关键词】半导体激光器;光纤耦合;合束技术;ZEMAX【作者】刘翠翠;王鑫;井红旗;吴霞;王翠鸾;马骁宇【作者单位】中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院大学,北京100049;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院半导体研究所,北京 100083;中国科学院半导体研究所,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TN248.41 引言随着科技的发展，光电子产业已融入到医疗美容、电子通讯、工业加工及国防安全等各个领域，成为当今社会必不可少的产业之一。
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。
光纤技术思考题
光纤技术思考题１．已知一阶跃光纤芯区和包层折射率分别为n 1=1.62, n 2=1.52(a) 试计算光纤的数值孔径NA=?(b) 计算空气中该光纤的最大入射角M θ=?(c) 如果将光纤浸入水中（n 水=1.33），M θ改变吗？改变多少？２．设阶跃光纤的数值孔径NA=0.2,芯径a=60um ，0λ=0.9um,计算光纤传输的总模数。
３．欲设计阶跃单模光纤，其芯折射率为n 1=1.5,∆=0.005,试分别计算波长为0λ=1.3um 和0λ=0.6328um 的最大芯径。
４．将50mw 的光注入300m 长的光纤中。
如果在另一端接收到的功率为30mw ，试问每公里光纤的损耗是多少（用db/km 表示）？如果光纤长５公里，输出功率将是多少？ ５．最初制成的光纤的损耗是1db/m ，问传播１公里后损耗了百分之几？６．设一根光纤的芯的折射率n 1=1.532，外套的折射率n 2=1.530(a)计算临界角；(b)设一条光线沿轴向传播，另一条光线以临界角入射到外套层上，试求传播１公里后两光线的微分滞后；(c)为什么在大多数情况下希望临界角尽量小?７．已知一直圆柱形阶跃光纤，芯和包层折射率分别为n 1=1.62, n 2=1.52，其芯线直径d=10um ，弯曲后的曲率半径R=1.0cm(a) 试计算放在空气中子午光线的最大入射角M θ？(b) R 值低于多少时，子午光线便不再在内表面上反射？（入射角0θ=M θ） (c) 对该光纤，要使最大孔径角M θ增大到90°，则n 2最大应等于多少？(设芯线的折射率保持一定。
)(d) 当等于90°时，出射光会不会在光纤的出射端面上发生反射？８．已知“习题７”中的圆柱形阶跃光纤的入射端面有α=10°倾角，出射端面仍垂直于轴线(a) 试计算放在空气中光纤的最大入射角m ax θ。
(b) 要使m ax θ=90°，该光纤的数值孔径NA 至少要多少？这一光线（M θ=90°）会不会在出射端面内发生全反射？9．梯度折射率光纤的折射率分布满足n 2(r)= n 2(0)(1-α2r 2),其中α=140rad.mm -1,试求：当近轴光纤入射时，纤维中光线每传播一周期的长度L,如果纤维的总长为1km ，传播了多少周期？10．光纤和半导体激光器之间有哪些耦合方式，试说明透镜耦合比直接耦合效率高的原理。
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”。
基于ZEMAX的激光与多模光纤耦合系统设计
基于ZEMAX的激光与多模光纤耦合系统设计石科仁;朱长青【摘要】针对半导体激光器远场光强分布不对称的特点,利用ZEMAX软件的近轴平面XY实现对激光器快慢轴不同发散角的模拟.依据多模光纤的数值孔径和芯径的要求,结合几何光学进行光线追迹分析,并用ZEMAX进行了参数优化,得到了耦合系统的三维视图,系统像面光斑尺寸满足多模光纤耦合要求.最后,对耦合系统进行了测试实验.【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2016(040)005【总页数】3页(P43-45)【关键词】半导体激光器;耦合系统;ZEMAX;几何光学;多模光纤【作者】石科仁;朱长青【作者单位】军械工程学院车辆与电气工程系,石家庄050003;军械工程学院车辆与电气工程系,石家庄050003【正文语种】中文【中图分类】TN36;O435.1半导体激光器体积小，重量较轻，光电转换效率高，在半导体激光光纤耦合技术领域应用广泛[1]。
但是，由于半导体激光器的有源层宽厚比相差太大，导致其远场光强分布不对称：光束在垂直于PN结方向（即快轴方向）发散角远大于平行于PN结方向（即慢轴方向）的发散角，这一特点为激光器的设计与仿真模拟增加了难度。
激光与多模光纤的耦合方式包括光纤端面制成微透镜的方式和分立的微光学元件的方式两种[2]。
大多数耦合装置采用球面微透镜进行耦合，但考虑到透镜个数较大导致的系统体积的增加，以及先准直后聚焦过程导致的光功率的损耗，本文拟采用圆柱形透镜将激光束耦合进多模光纤，简化了耦合过程，减少了能量损失。
我们课题组购置的半导体激光器的光源宽度为（1×100）μm，快轴的发散角约为30°，慢轴发散角接近6°，而且在近轴像面上存在像差。
基于此，本文采用ZEMAX软件的近轴XY面设计。
首先确定一个初始的发散角，让其与慢轴发散角6°相同，根据数值孔径计算公式NA=nsinα，物空间数值孔径为0.0523，光束类型选择高斯光束，波长选择1.03μm。
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半导体激光器和光纤的耦合高树理(西安建筑科技大学理学院,西安710055)摘 要:半导体激光器与光纤的耦合是提高EDFA性能的关键技术之一,论文详细分析光纤与半导体激光器耦合的各种方法,最后总结出了提高耦合效率的研究方向。关键词:光纤;半导体激光器;耦合效率中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1008-8725(2010)02-0028-03
CouplingofSemiconductorLaserwithFiberGAOShu-li(CollegeofScience,XicanUniversityofArchitecture&Technology,Xican710055,China)Abstract:ThecouplingofsemiconductorlaserwithfiberisakeytechnologytoobtainEDFAwithhighperfor-mance.Methodsofcouplingofsemiconductorlaserwithfiberareanalyzedinthepaper.Thedirectionofre-searchtoimprovethecouplingefficiencyissummarizedatlast.Keywords:fiber;semiconductorlaser;thecouplingefficiency
0 引言近年来,半导体激光器与光纤的耦合技术得到了迅速发展,而且日趋成熟。按照半导体激光器与光纤之间是否存在光学元件,将耦合方式分为两种,即直接耦合与间接耦合。因为LD和平面光纤的耦
图2 T2中断服务程序流程图5 结束语文章讨论了传统频率测量方法的原理及误差。
在此基础上,对多周期同步测频技术的原理及其误差进行了详细分析。由于多周期同步测频技术的测量精度与被测信号的频率无关,实现了整个测量频段内的等精度测量,消除了M法中对被测脉冲信号的计数量化误差,克服了MPT法中高低频两端精度高而中界频率附近测量误差最大的缺陷。提出了基于AT89C52实现多周期同步测频方法,利用T2的捕捉功能和外部中断产生与待测信号同步的闸门时间,通过T2的定时功能实现了时基信号与待测信号的同步计数,使得系统只用一个定时器P计数器T2就实现了多周期同步测频技术,该系统软硬件结构简单,具有较高的测量精度和较短的系统反应时间。参考文献:[1] 尹克荣.智能仪表中的频率测量方法[J].长沙电力学院学报,2002,17(1):74-76.[2] 章军,张平,于刚.多周期同步测频测量精度的提高[J].电测与仪表,2003,40(6):16-18.[3] 王连符.测频系统测量误差分析及其应用[J].中国科技信息,2005.[4] 李全利.单片机原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社,2001.[5] 李群芳,黄建.单片微型计算机与接口技术[M].北京:电子工业出版社,2002.[6] 孙传友,孙晓斌,汉泽西,等.测控系统原理与设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.(责任编辑 王秀丽)
收稿日期:2009-12-04;修订日期:2009-12-22作者简介:高树理(1983-),男,西安人,硕士研究生,助教,现在西安建筑科技大学从事光纤激光器的研究工作,E-mail:gaoshuli1983@163.com。
第29卷第2期2010年2月 煤 炭 技 术
CoalTechnology Vol129,No102
Feb,2010合效率较低,因此一段时期,采用透镜+平面光纤的方式来提高耦合效率。随着耦合技术的发展通过改进光纤端面结构,直接耦合也可获得较高耦合效率,而与间接耦合相比,直接耦合还具有结构简单的优点。1 直接耦合在谐振腔内部和谐振腔外的空间,半导体激光器的光强分布是遵循一定规律的。由文献[2]可知,空间任意一点P(x,y,z)处的光强为:I(x,y,z)=A(z)exp{-2[(xXx)2+(yXy)2]}(1)其中A(z)是与x,y无关,只与z有关的常数,Xx=KzPX0x,Xy=KzPX0y;X0x,X0y是高斯光束的束腰,相当于近场宽度。1.1 LD和平面光纤用一个点光源照射光纤的平端面,如图1所示,从光源发出的光以入射角H射向光纤端面,经折射后以出射角C射入光纤芯中。到达芯的包层的界面时的入射角为A。光波在光纤中传播须满足全反射条件,所以只允许那些A>Ac的光线传播(其中Ac=sin-1(n2Pn1),分别为芯心和包层的折射率),所以从光源出发的,能照射到光纤芯端面上进入光纤的光中只有一部分被光纤接收。这就是说,只有那些对光纤端面的入射角小于某一临界值Hc的光才能被允许在光纤中传播。利用全反射原理,可以求得Hc=(n21-n22)12。Hc称为光纤的接收角,它由光纤内外层折射率决定。图1 点光源照射光纤的平端面图可以根据式(1)计算耦合效率。首先计算光纤端面所在的平面(z=S)激光器的总功率P0P0=2A(s)Q]0exp[-2(xXx)2]dxQ]0exp[-2(yXy)2]dy(2)利用换元积分,可得:P0=Berf(])(3)其中B=2PXy2A(s)Q]0exp[-2(xXx)2]dx(4)在z=S的平面内B为常数。erf(A)=22PQA0e-t22dt为误差函数。包含在张角2Hc之内的光功率是P0=2A(s)Q]0exp[-2(xXx
)2]dxQy00exp
[-2(yXy)2]dy(5)在上式中x轴的积分上限所以能从x0换成]是因为光功率的平行发散角很小之故。积分换元,可得:
P0=Berf(2KPX0ytanHc)(6)
再考虑光纤端面上还有反射损耗(4%),则耦合效率为:
G=erf(2KPX0ytanHc)erf(])@96%(7)由式(7)可见,最大耦合效率与接收角Hc以及近场发光宽度X0y有关。以X0y=0105Lm,K=0185Lm的激光器为例,如果用NA=0114(Hc=8b)的光
纤直接耦合,则耦合效率的最大值为20%左右。对这种耦合进行了实验研究,以1000mW的980nm的半导体激光器的输出光,输入到平端光纤,输出功率为80mW,本实验室最好的结果为150mW。1.2 端面球透镜耦合这里介绍一种最简单的加透镜的方法就是将光纤的端面做成一个半球形,它可以起到短聚焦的作用。如图2所示。用粗略的计算可以证明,带有球透镜的光纤的等效接收角Hc变为:
Hc=sin-1{n1sin[sin-1(d2r)+cos-1n2n1]}-
sin-1(d2r)(8)其中r为球透镜的半径,d为光纤芯径。可以看出当r=]时,就变成了平端光纤的情况。通过式(1)可以求得球半径r和光纤直径d与等效接收角Hc
的关系。
图2 端面球透镜耦合光纤端面仅作这样一个简单的变动就可以使Hc扩大许多。端面球透镜的制造方法比较容易,一
般都用氧气或其他高温火焰将光纤端点烧熔,在显微镜下可以看到它自然的缩成一个小球。端面球透镜耦合方式在实际耦合操作中与直接耦合相同,但在轴向上位置的要求比直接耦合要严格一些。根据文献[2]可知,通过这种方法可以使耦合效率最高达60%。1.3 尖锥端光纤应用模式耦合模型,介绍一种近年来发展迅速的低反射高效率的尖锥端光纤和半导体激光器的耦合技术[3],如图3所示。
第2期 高树理:半导体激光器和光纤的耦合 #29# 前面介绍过,激光器的模场为高斯场,通常LD的模场为椭圆形,则在出射窗口处的横向场分布可以表示为:Wl(x,y)=Alexp{-[(xX0x)2+(yX0y)2]}(9)其中x轴和LD的结平面平行,Al为场振幅。图3 尖锥端光纤耦合光纤中模场为圆形,则其横向场可以表述为:Wf(x,y)=Afexp{-[(xXf)2+(yXf)2]}(10)其中Af为场振幅,Xf为光纤中模半径。利用高斯模的传输规律得到经过一段距离z之后的LD模场分布为:Wlz(x,y,z)=Al(X0xX0y)1P2[Xx(z)Xy(z)]1P2exp{-[(xX0x(z))2+(yXy(z))2]}#exp{-ik[x22Rx(z)+y22Ry(z)]}#exp{-ikz)exp{-i[大耦合效率。理论计算表明这种耦合方式,在H=60b附近有最大耦合效率接近90%。
2 间接耦合2.1 凸透镜耦合如图3所示,一个凸透镜将在其焦点上的激光器发出的光变成平行光,再用另一个凸透镜聚焦到光纤端面上。这种由两截做成的耦合接头,每一截包含一个凸透镜,因为中间是平行光,两截连接部分的精密度要求不高,调节较容易,结构稳定、可靠,使用方便。
图3 凸透镜耦合2.2 柱透镜耦合激光器发出的光在空间是一个细长的椭圆形,可以通过柱透镜将光压缩,使整个光斑接近圆形,而后和圆形截面的光纤相耦合就会使耦合效率有很大提高。如图4所示。由激光器发出的张角为H的光,经柱透镜两次折射后,只要它的入射角满足光纤全反射条件的要求就可以被光纤所接收,实际上就是扩大了光纤的等效接收角。
图4 柱透镜耦合2.3 组合透镜耦合在许多半导体激光器和光纤的耦合系统中,经常利用柱透镜、球透镜及锥形光纤等相互组合来提高耦合效率[4]。利用组合透镜可将耦合效率提高到75%以上。但在装配时需要用精密夹具来精密调整,增加了工作难度。
3 结论通过以上对光纤与半导体激光器耦合方式的简绍,可以看出通过直接耦合提高耦合效率,要求对光纤加工精度高;通过间接耦合提高耦合效率,需要在光纤与激光器间加入光学元件,增加了系统复杂度,增加了系统的体积。总结以上所简绍的耦合方式可以得出:要提高光纤与半导体激光器的耦合效率,获得尽可能大的出纤功率,就需要尽可能多的光耦合进光纤中去,尽可能的减少耦合时反射出的光。参考文献:[1] 查开德.尖锥端光纤和半导体激光器的耦合[J].中国激光,1998.[2] 马惠萍.光纤耦合问题的研究及球形端面光纤的应用[J].光电工程,2002.[3] 胡台光.Ti:LiNbO3波导与光纤耦合的综述[J].光通信研究,1990.[4] 张健.耦合半导体激光进入光纤[J].激光技术,1962.(责任编辑 王秀丽)
#30# 煤 炭 技 术 第29卷