Clens准直特性分析.pdf

第 卷第 期 年 月 福建师范大学学报 2 7 2 9 2 3 A 文章编号B C D D K BO C 7 8 N5 8 8 2 6 7 4N 2 6 7 2 8 9 7 通常光纤通信系统所用的光源是从激光器发出的激光光束M其特点是场振幅沿径向作高斯函数衰 减M具有很好的单色性 方向性以及高强度P根据光波导理论M激光光束在单模光纤中按基模高斯光 束进行传播M因此基模高斯光束在介质中的传播特征是设计光通信器件的基础P随着光纤通信的迅速 发展M国际上对光无源器件的需求也急剧增加P在光隔离器 光环形器 光开关 光衰减器 3C 7 8 P这种折射率沿径向变化的微光学元件在早期光器件的制作中被大量采用M但由于其成本 高及工作距离有限而无法满足光器件向低成本 3C 7 8相比具有成本低 长工作距离时的低插入损耗 工作距离范围大 等一系列的优点P近期该元件在光通讯领域获初步应用M就受到国际上各大光纤通信器件厂商的广泛 L LL LLL 作者简介B胡海蕾 L 图I PP时 基模 高斯光束入射到 PP 该值与 K V K K 0 K K W X Y Z K W X Y Z K L K K K V K K 0 K V K K 0 K K K W X Y ZK MI 第 期胡海蕾等J 离 7 A B斜端面中心的距离为C 高斯光束出射光纤头时即为入 射 7 A B前基模高斯光束的束腰所在之处2 基模高斯光束出射光纤头时的参数为 D0 E 0 E 1 1 1F 的物方焦点时 则出射9 的高斯光束的束腰半径有最大值 5 6 A 6882 图 光斑曲率半径 与 的关系图3高斯光束束腰半径 与 的关系 图A瑞利距离B C 束腰离9 球面中心距离D B D与 的关系 同理可得高斯光束束腰离9 球面中心距离为 B 后的高斯光束的瑞利距离为 B 球 面 的 右 边 当 球 面2 当高斯光束的波面距离束腰所在处为B 时 该波面的光斑 半径为1 即光斑面积为腰斑的 倍2通常定义在束腰的G B 范围内为高斯光束的准直距离 在这 段距离内高斯光束可以认为是近似的平行光 所以瑞利距离越长 高斯光束的准直范围就越大H I2 6 工作距离 在实际制作9 光纤准直器时 操作人员对瑞利距离是难以测量的 因此便导出在生产中更为广 泛使用的重要参数J工作距离K 它定义为在9 准直器各项尺寸一定的情况下 所能形成准直区 域的最大范围2 根据K的定义结合图A所示的B C D B D与 的关系 可得K的表达式如下 K 准直特性分析 图 工作距离 与 的关系 与 的关系曲线如图 所示 1 器件的制作 拓展其在光通信及其它领域的应用具有重要实用价值 参考文献 A熊华平 曹明翠 微型准直透镜的研究与设计 B A 激光技术 C 7 C D7 0 A王素芹 阮玉 殷东亮 等 1 2 3 4 5 6准直器回波损耗的理论计算与分析 B A 光电子技术与信息 7 D A周炳琨 高以智 陈家骅 等 激光原理 第7版 EA 北京 国防工业出版社 C 7 DC 0 7 A阎吉祥 魏光辉 哈流柱 等 矩阵光学 EA 北京 兵器工业出版社 0 0 D7 A陈钰清 王静环 激光原理 EA 杭州 浙江大学出版社 0 0 C D 责任编辑 黄家瑜 7 福 建 师 范 大 学 学 报 自 然 科 学 版 年 C lens准直特性分析C lens准直特性分析 作者 胡海蕾 陈荣 赖爱光 谢树森 HU Hai lei CHEN Rong LAI Ai guang XIE Shu sen 作者单位 胡海蕾 陈荣 谢树森 HU Hai lei CHEN Rong XIE Shu sen 福建师范大学激光与光电 子技术研究所 福建 福州 350007 赖爱光 LAI Ai guang 福建省光学技术研究所 福建 福州 350001 刊名 福建师范大学学报 自然科学版 英文刊名 JOURNAL OF FUJIAN NORMAL UNIVERSITY NATURAL SCIENCE EDITION 年 卷 期 2005 21 1 被引用次数 2次 参考文献 5条 参考文献 5条 1 熊华平 曹明翠 微型准直透镜的研究与设计 期刊论文 激光技术 2003 05 2 王素芹 阮玉 殷东亮 C lens准直器回波损耗的理论计算与分析 期刊论文 光电子技术与信息 2003 01 3 周炳琨 高以智 陈家骅 激光原理 第4版 2000 4 阎吉祥 魏光辉 哈流柱 矩阵光学 1995 5 陈钰清 王静环 激光原理 1992 相似文献 4条 相似文献 4条 1 学位论文 刘吉清 Nd YVO固体激光器泵浦的喇曼光纤激光器研究 2003 该文研究以波长为1342nm的Nd YVO固体激光器 泵浦喇曼光纤谐振腔而成的喇曼光纤激光器 结合课题进展情况 该文所做的理论 和实验方面的研究主要有以下几个方面 1 在广泛查阅国内外文献的基础上 对国内外RFL领域内的研究现状和发展方向进行了综述 介绍了该课 题研究的现实意义 2 阐述了喇曼散射的基本理论及光纤中的受激喇曼散射的特性 3 对1342nm Nd YVO固体激光器的研制开发作了 较详细概括 分析了其出射高斯光束的特性 并针对性地设计了一种特殊的C LENS球透镜光纤准直器 耦合1342nm激光入纤效率达到80 4 介绍 了RFL的常见结构及特性 提出了一种新颖的单级RFL的谐振腔结构 其具有结构简单 可调谐的优良特性 建立了单级RFL的传输理论模型并进行了 理论计算 分析了喇曼光纤激光器的传输特性 最后利用DCF光纤进行了喇曼散射及增益实验 限于1342nm泵浦源的功率限制 调试喇曼谐振腔实验 有待于后续工作完成 5 对全文研究工作进行了总结 分析了实验中的成功经验与教训 提出了今后工作的几点改进意见 2 学位论文 林涌 RGB三色激光合束器的研究 2006 近年来 全固态激光器技术取得了突飞猛进的发展 市场上相继出现了体积小 功率高的瓦级以上的红 绿 蓝全固态激光器 使用激光 器制作的显示器与现有其他显示器相比具有不可取代的优势 其颜色更加鲜艳亮丽 更能反映自然界的真实色彩 同时近年来激光耦合入光纤 的技术不断成熟 带尾纤的三色激光器越来越多地出现在显示 生物科学等领域 给这些领域带来划时代的飞跃 在实际应用中 我们往往需 要将RGB 红绿蓝 三色激光合成新的色彩或将一束激光分解为RGB三色 这就需要引入了一款新的光学元件 RGB激光合束器 本文首先介绍RGB合束器的原理及其结构 而后详细论述了RGB合束器相关的理论知识 其中包括 准直器高斯光束的耦合 C lens工作距 离 光学介质薄膜特性 及三原色的合成 之后着重讨论RGB合束器的关键工艺设计及工艺制作流程 并检测了实际装配好的模块 验证了该工 艺的可行性 本人在设计RGB三色激光合束器过程中 确定了为减小COM准直器色差的最佳纤镜距 并提出了通过测量准直器光斑直径来精确控制纤镜距 的方法 同时 通过光程换算将R G B三端准直器的装配工作移到自由空间进行 这样大大提高了RGB合束器装配的成品率及生产效率 采用这套工艺装配的RGB合束器具有体积小 性能好 插损低 成本低 成品率及生产效率高 等优点 因此这种RGB激光合束器具有很强的 市场竞争力 随着RGB激光器的普遍应用 不久的将来这种RGB合束器会出现在众多的领域 3 学位论文 魏会敏 MEMS可调光衰减器光学系统的研究 2006 基于DWDM技术的全光网络 充分利用光纤所具有的巨大传输容量 必将成为组建下一代高可靠性 超大容量 超高速信息网络的核心技术 光衰减器是一种广泛应用的重要的光通信无源器件 尤其是在全光网络中有着重要的应用 研制出一种工作在1550nm波长范围的5V驱动MEMS VOA 它除了具有传统结构VOA良好的光学性能外 还具有驱动电压低 光学结构简单 易 于实现多信道集成 性价比高等优点 它主要由双光纤pigtail C lens透镜和MEMS Mirror三部分组成 光学结构非常简单 它的基本工作原 理是 静电驱动Mirror小角度转动 反射镜改变传输光的方向 高斯光束的传输和模场耦合理论 概述了光衰减器在全光网络中的应用 光衰减器的分类及各种实现方案 发展历程 发展前景及国内外研究情况 给出了本课题的研究目 的和意义 介绍了MEMS和MOEMS技术 基于MEMS的VOA的几种实现方案 在现有技术的基础上 研制出一种新颖的MEMS VOA方案 改进之处是采用斜8度 C Lens 给出了VOA的光学结构组成 介绍了它的工作原理 基于现有C Lens球透镜结构 分析了VOA光学结构要求 得到光学组件的装配要求 VOA的光学结构 可等效为两个单模光纤准直器的耦合结构 VOA利用角向失配量的改变 实现不同衰减值 利用纤维光学理论 分析了两 个单模光纤准直器的一般耦合情况 进而得到了VOA的插入损耗 衰减量和WDL的计算公式 利用矩阵光学 得到了RL的计算公式 详细分析讨 论了它们的影响因素 给出了PDL TDL的概念及光通信系统对几个光学参数的要求 最后 给出了VOA的实验研究情况 测试系统的设计 光路的调试 光学参数的测试和研究等 实验结果表明该方案是可行的 IL 衰减量 PDL WDL RL等均满足光通信要求 但是TDL不易控制 如果能改善工艺和提高装配技能 能达到更高的产品指标 4 学位论文 赵莉娜 MOEMS光开关封装的设计与制作 2006 全光网络解决了目前光电交换的瓶颈 光开关是实现全光网络中的关键技术之一 MOEMS光开关技术以其无法比拟的技术优势 将可能在下 一代全光通信网络中起到主导地位 本论文正是围绕光开关的封装工作展开的 主要有以下四部分内容 首先 了解了光开关的发展进程 以及目前各种光开关的现状 其次 理论上研究了单模光纤激光高斯光束的传输特性 分析了球透镜 C lens 准直器和自聚焦透镜 Grin lens 准直器的工作原理 计算 了球透镜准直器准直效果与束腰半径 束腰位置以及光纤和透镜端面之间的关系 在考虑光束直径 工作距离 数值孔径N A等参数的基础上 设计了光路准直 耦合系统 接下来研究了硅的各向异性腐蚀特性 探讨了不同腐蚀溶液以及同一腐蚀液不同实验条件的区别 总结了腐蚀深度与腐蚀时间的关系 摸 索了具体实验条件 解决了掩膜选择 凸角损伤等问题 制备了符合要求的准直 耦合封装系统