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ZEMAX在多模光纤准直器设计中的应用

2012-08-29 14:00
科技潮人
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  根据ZEMAX的仿真结果,制作了光纤芯径为100μm的可调焦的多模光纤准直器,当准直器调到最佳位置时,准直度为7mrad,耦合效率为75%,与ZEMAX的仿真结果非常接近。

  3光纤准直器光束质量的影响因素

  3.1光纤芯径大小对光纤准直器光束质量的影响

  表3为用ZEMAX软件模拟的不同光纤时准直器的准直度及耦合效率,从表中可以看到系统的耦合效率随着光纤芯径的增大而增大,但当芯径增大到一定程度时,耦合效率不再随芯径的增大而显著变化。而准直器的准直度则随着光纤芯径的增大显著变差,从50μm开始,芯径每增加1倍,准直器的准直度就变差1倍。单色相干光在经过多模光纤传输时,激发出大量的不同模式相互耦合,受模式选择性损耗等因素的影响,各导模之间存在着时延差,时延差小于单色光相干时间的那些模式间矢量相加,彼此干涉,其结果在光纤出射端面的辐射光场分布形成近似散斑光场。这种不均匀的光场分布严重影响了光纤准直器的准直度,并且光纤芯径越大,散斑越厉害,从而导致准直器的准直度越差。

  表3不同光纤芯径时准直器的准直度及耦合效率

  3.2光纤与准直系统的对准误差对光纤准直器光束质量的影响

  光纤与透镜耦合时,对准误差对系统的传输效率有着不容忽视的影响。对准误差中除了轴向偏离对准直器的耦合效率不太敏感外,径向偏离和角度倾斜都对准直器的耦合效率比较敏感。本文主要讨论对准误差对光束质量的影响。在ZEMAX的LDE中,定义一个坐标变换面,通过此面对系统对准误差进行模拟分析。

  图5轴、径向偏离不同时准直器的准直度

  图6光斑恶化后准直器的点列图

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