多模光纤耦合
光纤耦合器的用途
光纤耦合器的用途
1.光通信系统：光纤耦合器用于将光信号从一根光纤转移到另一根光纤，实现信号的传输。在光纤网络中，光纤耦合器用于连接光纤之间的不同部分，如连接光缆到光收发器、光模块到光路复用器等。它可以实现不同类型的光纤之间的互联，如单模光纤到多模光纤的连接，以及不同直径的光纤之间的连接。
2.光纤传感系统：光纤传感是一种利用光纤的光学特性进行测量和检测的技术。光纤耦合器在光纤传感系统中起到将光信号从光源传递到传感器的作用。光纤传感系统可以应用于多种领域，如温度、压力、应力、振动、湿度等物理量的测量。光纤耦合器的作用是将传感器测得的物理量转化成光信号，然后通过光纤传输到接收端进行分析和处理。
3.光学测试和测量：光纤耦合器可以用于光学测试和测量领域，如光谱分析、波长选择、光功率检测和测量等。通过光纤耦合器，可以将光信号从光学仪器中耦合到光纤中，然后进行传输和检测。光学测试和测量常用的光学仪器包括激光器、光谱仪、功率计、光纤传感器等。
4.光纤传输系统：光纤传输是一种高带宽、低损耗、抗干扰的信号传输方式。光纤耦合器在光纤传输系统中起到将光信号从一个传输通道转移到另一个传输通道的作用。光纤传输系统广泛应用于通信、广播、电视、互联网和数据中心等领域。光纤耦合器的作用是实现光纤之间的连接和转接，提高信号的传输效率和质量。
5.激光系统：激光是一种高强度、高方向性、单色性好的光源。激光系统广泛应用于材料切割、焊接、医疗、测量等领域。在激光系统中，光纤耦合器用于实现激光器和光纤之间的连接，将激光信号从激光器输出到
光纤耦合原理 知乎
光纤耦合原理
1. 引言
光纤耦合是指将光束从一个光纤通过某种耦合方式转移到另一个光纤的过程。它在光纤通信、光纤传感、光纤激光器等领域都有重要应用。光纤耦合的质量直接影响整个光纤系统的性能和稳定性。
在光纤耦合中，光纤是一种细长的介质导波管，可以将光束限制在其芯层内传输，并且在芯层与外界环境之间有较大的折射率差，从而实现光束的高效传输。但是由于光纤的直径非常细小，为了实现不同光纤之间的耦合，通常需要借助光纤耦合器。
光纤耦合器是将光纤之间的光束相互耦合的装置，也是光纤传输系统的关键部件。它的主要目标是最大程度地提高光的传输效率和完整性。一个光纤耦合器通常包括入口光纤、耦合结构和出口光纤。它的工作原理是将光束从一根光纤通过耦合结构耦合到另一根光纤中。
2. 光纤耦合器的类型
根据耦合结构的不同，光纤耦合器可以分为多种类型，包括直接耦合、光栅耦合和透镜耦合等。下面将对其中的一些常见类型进行详细介绍。
2.1 直接耦合
直接耦合是最简单、最常见的一种光纤耦合方式，通常用于单模光纤间的耦合。这种耦合方式主要通过光纤之间的接触来实现。根据接触方式的不同，直接耦合又可以分为接触式直接耦合和非接触式直接耦合。
接触式直接耦合是将两根光纤直接接触在一起，使得光束能够从一根光纤中穿过，进入另一根光纤中。这种耦合方式的优点是简单易行，成本低廉。但是它的缺点是耦合效率低、稳定性差，容易受到污染和振动的影响。
非接触式直接耦合通过将两根光纤靠近到足够靠近的距离，使得光束能够在两根光纤之间传输。这种耦合方式的优点是免去了接触式耦合的缺点，能够保持较高的耦合效率和稳定性。但是它的缺点是需要借助辅助设备，如透镜、光纤阵列等。
多模光纤
多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光缆的芯径较大，故可使用较为廉宜的偶合器及接线器，多模光缆的光纤直径为50μm至100μm。
基本上有两种多模光缆，一种是梯度型（graded）另一种是引导型（stepped），对于梯度型（graded）光缆来说，芯的折光系数（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的振模色散，而对引导型（Stepped Inder）光缆来说，折光系数基本上是平均不变，而只有在色层（cladding）表面上才会突然降低引导型（stepped）光缆一般较梯度型（graded）光缆的频宽为低。在网络应用上，最受欢迎的多模光缆为62.5/125，62.5/125意指光缆芯径为62.5μm而色层（cl adding）直径为125μm，其他较为普通的为50/125及100/140。
相对于双绞线，多模光纤能够支持较长的传输距离，在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离，而于1GpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离。
业界一般认为当传输距离超过295尺，电磁干扰非常严重，或频宽需要超过35 0MHz，那便应考虑采用多模光纤代替双绞线作为传输载体。
多模光纤产品选用指南
[1]多模光纤的芯线标称直径规格为62.5μm/125μm.或50μm/125μm.。规格（芯数）有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。线缆外护层材料有普通型；普通阻燃性；低烟无卤型；低烟无卤阻燃型。
光纤耦合器的介绍
光纤耦合器的介绍
固定式光纤耦合器一般由光源模块、耦合模块和接收器模块组成。光
源模块通常使用激光二极管或LED作为光源，经过光驱动电路产生激发光，并经过光纤传输到耦合模块。耦合模块包括光纤与光源的耦合结构，可以
保证光能有效地输入到输出光纤中。接收器模块由光电检测器和信号处理
器组成，用于接收并处理输出光纤中的光信号。
可调式光纤耦合器的耦合参数可以根据需求进行调整，具有更大的灵
活性。它主要由耦合模块和调节结构组成。耦合模块包括光纤与光源的耦
合结构以及调节装置，通过调节装置可以改变耦合结构的位置和角度，从
而调整耦合效果。可调式光纤耦合器可以根据需要实现不同光纤之间的耦合，或者调整入射光的角度和位置，以满足不同的应用需求。
光纤耦合器的基本性能参数包括插损、回波损耗和耦合均匀性。插损
是指光信号从光源耦合到输出光纤时的功率损失，回波损耗是指从输出光
纤反射回光源的功率损失，耦合均匀性是指不同光纤之间的耦合效果的一
致性。这些参数对于保证光信号的传输质量和系统的稳定性非常重要。
除了基本功能外，光纤耦合器还可以根据应用需求具备其他特殊功能。例如，双向光纤耦合器可以实现双向光信号的耦合和输出；波分复用光纤
耦合器可以实现不同波长光信号的耦合和分离；分束光纤耦合器可以将光
信号分为多个输出光纤；耦合多路光纤耦合器可以实现多个光信号的耦合
和输出等。
与传统的电缆传输方式相比，光纤耦合器具有传输距离远、带宽大、
抗干扰性强等优点。它在通信系统、光纤传感系统、医学仪器、工业自动
化等领域都有广泛的应用。同时，随着光纤技术的不断发展，光纤耦合器
耦合器基本原理
熔融拉锥型全光纤耦合器
熔融拉锥法（Fused Biconical Taper, FBT)
将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一 定的方式靠拢，在高温加热下熔融，同时向两侧拉 伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构， 实现传输光功率耦合的一种方法。
光源
光纤
夹具
光探测器
火焰
控制电路
熔融拉锥系统示意图
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
ILi=
-10×lg
Pouti Pin
2、附加损耗（Excess Loss，EL）
指耦合器全部输出端口光功率总和相对全部输入光功率 的减少值。
Pin
Coupler
Pout1 Pout2
EL= -10×lg ∑Pout Pin
3、分光比（Coupling Ratio，CR） 指耦合器各部输出端口的光功率相对输出总功率的比值。
2.3 工作带宽
单窗窄带耦合器(Standard Coupler) 单窗宽带耦合器(WFC) 双窗宽带耦合器(WIC)
2.4 传导模式
单模耦合器(Singlemode Coupler) 多模耦合器(Multimode Coupler)
耦合器的光学特性参数
1、插入损耗（Insertion Loss，IL） 指耦合器输出端口相对全部输入光功率的减少值。
光纤耦合原理
光纤耦合原理
光纤耦合是指通过光纤将光信号从一个光学系统传输到另一个光学系统的过程。在现代通信和光学领域，光纤耦合技术已经成为了不可或缺的一部分。光纤耦合的原理涉及到光的传输、损耗和耦合效率等多个方面，下面我们将详细介绍光纤耦合的原理。
首先，光纤耦合的原理基于光的全内反射。光线在两种介质之间传播时，如果
入射角大于临界角，光线将会被完全反射回原介质中。这种全内反射的特性使得光能够在光纤内部传输，而不会发生大量的能量损耗。因此，光纤成为了一种理想的光传输介质。
其次，光纤耦合的原理还涉及到光的衍射和色散。光在光纤中传输时会发生衍
射现象，这会导致光的传输损耗。另外，不同波长的光在光纤中传播速度也会有所不同，这就是色散现象。因此，在光纤耦合设计中，需要考虑衍射和色散对光传输的影响，以提高光的耦合效率。
此外，光纤耦合还需要考虑到光的模式匹配。光在光纤中传输时会呈现出不同
的传输模式，如单模和多模。在进行光纤耦合时，需要保证光源和接收器的模式能够匹配，以提高耦合效率和光的传输质量。
光纤耦合的原理还涉及到光纤连接器的设计和制造。光纤连接器是将光纤与光
学器件（如激光器、光纤放大器等）连接起来的关键部件。光纤连接器的设计需要考虑到光的传输损耗、耦合效率和连接稳定性等因素，以确保光的有效传输和耦合。
总之，光纤耦合的原理涉及到光的传输、全内反射、衍射、色散、模式匹配和
连接器设计等多个方面。通过合理设计和优化光纤耦合系统，可以提高光的传输效率和质量，从而实现更高性能的光学通信和光学传感应用。
光纤耦合
若 您 对 此 书 内 容 有 任 何 疑 问 可 以 凭 在 线 交 流 卡 登 录
，
(4.111)
式中，T 和L分别是横向和侧向的光功率分布系数。一般情况下，对于边发光光源L = 1（这是 一个120◦ 半功率光束宽度的朗伯分布） ，而T 的值则要更大些。对于半导体激光器，L的值可 能超过100。 【例 4.6 】 在MATLAB中作图比较一个朗伯光源和一个半导体激光器的输出水平方向 图，此半导体激光器具有水平方向（φ = 0◦ ）的2θ = 15◦ 的半功率光束宽度。
高等光学仿真（MATLAB版）
长λ ，那么就可以得到纤芯半径。同样，可以通过GN 、GH 及GH /GN 用来求解LP11 模。
BU AA
4.3 光纤的光功率发射和耦合
若 您 对 此 书 内 容 有 任 何 疑 问 可 以 凭 在 线 交 流 卡 登 录
，
在光纤的使用过程中，光纤线路的耦合对于其中光功率的传输至关重要。其中存在着两 种主要的系统问题： 1）如何从多种类型的发光光源将光功率耦合进一根特定的光纤； 2）如 何将光功率从一个光纤发射出来后经过特定的装置耦合进另外一根光纤。这两种情况都要考 虑一系列因素，包括光纤的数值孔径、光纤的纤芯尺寸、光纤纤芯的折射率分布等，除此之 外还要考虑光源的尺寸、辐射强度和光功率的角分布等。 在光源发射的全部光功率中，能耦合进光纤的光功率通常采用耦合效率η 来度量，耦合 效率定义为： PF η= (4.109) PS
光纤通信第五版-第8章-耦合器与连接器
图8.6 发射光锥和接收光锥相互重叠的部分
图8.7 多模光纤的角度错位产生的损耗
图8.8 单模阶跃光纤的角度错位产生的损耗
光纤端面分离
图8.9 端面之间的间隙使一些发射光线可以 逃逸出去
图8.10 多模阶跃光纤的端面间隙产生的损耗
Βιβλιοθήκη Baidu
图8.11 填充折射率匹配液可以减少光束发散， 从而降低光纤的分离损耗
插入损耗是各输出端口的输出功率状况，不仅与固有损耗有关，而且 与分光比有很大的关系。
描述光耦合器特性的一些技术参数
3．分光比(Coupling Ration)
CRi
Pouti 100％ Pouti
(3.6)
它是光耦合器特有的技术指标。
4．方向性(Directivity)
方向性是光耦合器特有的技术指标, 是衡量器件定 向传输特性的参数。以X形耦合器为例，方向性 定义为耦合器正常工作时，输入一侧非注入光的
描述光耦合器特性的一些技术参数
由 2 端输出的光功率 PIN2与(out全) 部注入的光功率(即 图3.11中 1 端注入的光功率 )之比PIN为1
DL
10
lg
PIN2(out) PIN1
(dB)
(3.7)
图 X形耦合器的方向性
描述光耦合器特性的一些技术参数
单模与多模光纤区别及相关介绍
单模光纤与多模光纤区别
单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约4～10um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。
多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大，传输模态较多，因而带宽较窄，传输容量较小；后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少，可获得比较小的模态色散，因而频带较宽，传输容量较大，目前一般都应用后者。
由于多模光纤中不同模式光的传波速度不同，因此多模光纤的传输距离很短。而单模光纤就能用在无中继的光通讯上。
在光纤通信理论中，光纤有单模、多模之分，区别在于：
1. 单模光纤芯径小（10m m左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm 和1550nm），与光器件的耦合相对困难。
2. 多模光纤芯径大（62.5m m或50m m），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm 或1310nm。与光器件的耦合相对容易。
而对于光端模块来讲，严格的说并没有单模、多模之分。所谓单模、多模模块，指的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。一般有以下区别：
1. 单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源，耦合部件尺寸与单模光纤配合好，使用单模光纤传输时能传输较远距离。
2. 多模模块一般采用价格较低的LED作为光源，耦合部件尺寸与多模光纤配合好。
单模光纤只传基模一种模式，多模可以传多种模式。单模主要用于长途干线，多模用于局域。前面有人说单模比多模细得多，其实是不对的，两种纤包层直径都为125只是芯径不一样，单模为9多模一般常用的有50和62.5两种。一般情况单模不会直接和多模相接是通过设备转换。
光纤耦合器工程量计算
光纤耦合器工程量计算
光纤耦合器工程量计算是指在光纤通信系统中，根据系统需求和设计要求，计算和确定光纤耦合器相关参数、规格和数量的过程。光纤耦合器是光纤通信系统中必不可少的设备，用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤，同时还能够保证光信号的传输质量和效率。
光纤耦合器工程量计算的目的是为了确保光纤通信系统的正常运行和性能要求。在计算过程中需要综合考虑系统的传输距离、带宽要求、损耗要求等因素。
首先，我们需要确定需要使用的光纤耦合器的类型。根据光纤的连接方式和应用场景的不同，光纤耦合器可以分为单模耦合器和多模耦合器。在计算过程中需要根据系统的需要选择合适的类型。
其次，需要计算光纤的传输距离。光纤的传输距离是指光信号通过光纤的传输长度，直接影响到光纤耦合器的选择和性能要求。一般而言，光纤的传输距离越长，要求的耦合器性能越高，损耗越低。
接下来，需要计算光纤的带宽要求。带宽是指光纤传输系统所能承载的最大频率范围，也是光纤耦合器的一个重要指标。在计算过程
中，需要根据系统的传输需求和数据量确定合适的带宽要求，以便选
择合适的耦合器。
另外，还需要计算损耗要求。损耗是指在光纤传输过程中光信号
的降低程度，也是衡量光纤耦合器性能的一个指标。在计算过程中，
需要根据系统的损耗要求和传输距离选择合适的耦合器。
最后，需要计算设备的数量。根据设计方案和系统需求，可以确
定需要使用的光纤耦合器的数量。需要考虑系统的可靠性和冗余度，
以及设备的维护和升级等因素。
在实际工程量计算中，还需要考虑其他因素，如造价、施工工期
和维护等。需要综合考虑不同因素，选择合适的光纤耦合器，并确保
多模光纤特点
多模光纤特点
多模光纤是一种光导纤维，具有许多独特的特点和优势。在标题中心扩展下，我们将详细解释多模光纤的特点。
1. 传输距离较短：多模光纤的传输距离通常较短，一般在几百米到几千米之间。这是由于多模光纤内部的多个光模式导致信号传输的衰减和畸变，限制了传输距离。
2. 传输速率较低：由于多模光纤的光模式较多，传输速率相对较低。多模光纤常用的传输速率为百兆或千兆级别，而单模光纤可以支持更高的传输速率。
3. 成本较低：与单模光纤相比，多模光纤的制造成本较低。这是由于多模光纤的制造工艺相对简单，生产效率较高。
4. 光耦合容易：由于多模光纤的光模式较多，与光源的光耦合相对容易。这使得多模光纤在实际应用中更加灵活和便捷。
5. 适用于短距离通信：由于多模光纤的传输距离较短，因此更适用于短距离通信需求，如数据中心内部的通信、局域网等。
6. 多通道传输能力：多模光纤可以同时传输多个光信号，具有较高的多通道传输能力。这使得多模光纤在数据传输和通信中具有一定的优势。
7. 抗拉伸能力较差：由于多模光纤的直径较大，光纤芯较厚，其抗拉伸能力相对较差。因此，在使用多模光纤时需要注意避免过大的张力和拉伸，以免对光纤造成损伤。
8. 折射率差异较大：多模光纤的光芯和包层之间的折射率差异较大，这导致光信号在光纤中的传播速度不同。这种折射率差异会导致信号的色散和畸变，限制了多模光纤的传输性能。
9. 适用于短波长光源：多模光纤适用于短波长的光源，如LED或半导体激光器等。这是由于短波长光源的光模式较多，与多模光纤的光模式相匹配。
多模光纤参数
多模光纤参数
多模光纤是一种常用的光纤传输介质，具有多种参数。本文将介绍多模光纤的核心参数，包括纤芯直径、模式场直径、色散、带宽和损耗等。通过对这些参数的详细解释，我们可以更好地理解多模光纤的特性和应用。
一、纤芯直径
纤芯直径是多模光纤中最基本的参数之一。它表示光纤中心部分的直径，通常用单位微米（μm）来表示。纤芯直径的大小决定了光纤能够支持的模式数量和传输能力。一般而言，纤芯直径越大，支持的模式数量和传输能力越大，但也会增加光纤的损耗。
二、模式场直径
模式场直径是多模光纤中另一个重要的参数。它表示光束在光纤中传播时的横向尺寸，也是传输过程中光束的有效直径。模式场直径的大小与纤芯直径有关，通常用单位微米（μm）来表示。模式场直径决定了光纤的聚焦能力和耦合效率，对于光纤传输的稳定性和性能至关重要。
三、色散
色散是光纤中另一个重要的参数，表示光信号在光纤中传播时波长的变化情况。色散可以分为色散系数和色散模式两种。色散系数是指光纤中不同波长光信号传播速度差异引起的相位差，通常用单位
皮秒/纳米·千米（ps/nm·km）来表示。色散模式是指光信号在光纤中传播时不同模式之间的时间延迟差异。
四、带宽
带宽是多模光纤的另一个重要参数，表示光纤传输系统的传输能力。带宽通常用单位兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz）来表示，它决定了光纤传输系统能够支持的最大数据传输速率。带宽的大小与纤芯直径、模式场直径和色散等参数有关，通常情况下，带宽越大，系统的传输能力越强。
五、损耗
损耗是多模光纤中最关键的参数之一，表示光信号在光纤传输过程中的能量损失。损耗通常用单位分贝（dB）来表示，它是光信号强度在单位长度内衰减的量度。光纤的损耗主要包括吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗等。
多模光纤和单模光纤耦合
多模光纤和单模光纤耦合
多模光纤和单模光纤的耦合是光纤通信中非常重要的一个环节。首先，我们来看一下多模光纤和单模光纤的特点。多模光纤的核径
相对较大，允许光信号以多种模式传输，而单模光纤的核径非常细小，只允许基本模式的传输。因此，在耦合过程中需要考虑两种光
纤的不同特性。
在耦合过程中，需要使用适当的耦合器件或连接器来实现多模
光纤和单模光纤之间的连接。常见的耦合器件包括插入式耦合器、
螺纹式耦合器等。这些耦合器件需要精确设计，以确保光信号能够
有效地传输并最小化损耗。
另外，在耦合过程中需要考虑对准和调节的问题。由于多模光
纤和单模光纤的核径和模式不同，因此在耦合过程中需要确保光纤
的端面能够准确对准，并且需要进行精确的调节，以最大限度地减
小耦合损耗。
此外，还需要考虑耦合过程中可能出现的光损耗和反射等问题。特别是在单模光纤和多模光纤之间的耦合过程中，由于模式不匹配
可能会导致较大的耦合损耗和反射损耗，因此需要采取相应的措施
来减小这些损耗，例如使用适当的折射率匹配介质或者光纤连接器的设计。
总的来说，多模光纤和单模光纤的耦合是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括光纤特性、耦合器件的选择和设计、对准和调节以及光损耗和反射等问题。只有全面考虑这些因素并采取相应的措施，才能实现有效的光纤耦合并最大限度地减小光损耗。
光模块耦合原理
光模块耦合原理
一、概述
光模块耦合是指将光学信号从一个光学器件（如激光器或LED）传输到另一个光学器件（如接收器或其他光学设备）的过程。它是现代通信和计算机技术中不可或缺的一部分。本文将详细介绍光模块耦合的原理。
二、传输介质
在进行光模块耦合时，需要使用一个传输介质来将光信号从一个器件传输到另一个器件。常用的传输介质有两种：一种是光纤，另一种是自由空间。
2.1 光纤
光纤是一根具有高折射率的玻璃或塑料材料制成的细长柔性管道，可以将光信号通过反射和折射在内部进行传输。在进行光模块耦合时，通常使用单模或多模光纤来连接两个器件，以便实现高速、稳定和可靠的数据传输。
2.2 自由空间
自由空间指无任何障碍物存在的空气或真空环境，在这种环境下可以通过直接发射和接收来实现两个器件之间的通信。在进行自由空间耦
合时，通常需要使用透镜、反射镜和光栅等光学元件来控制光束的传输和聚焦。
三、耦合方式
在进行光模块耦合时，需要选择一种适当的耦合方式来实现两个器件之间的连接。常用的耦合方式有两种：一种是直接耦合，另一种是间接耦合。
3.1 直接耦合
直接耦合是指将两个器件直接连接在一起，以便实现光信号的传输。在进行直接耦合时，需要将两个器件的输出端和输入端精确对准，并使用适当的夹具或支架来保持它们之间的距离和角度不变。
3.2 间接耦合
间接耦合是指通过一个中介物来将两个器件连接起来。中介物可以是一个透明材料（如玻璃或塑料）或一个反射表面（如金属或镜子）。在进行间接耦合时，需要将中介物放置在两个器件之间，并使用适当的光学元件来控制光束的传输和聚焦。
浅谈单模光纤和多模光纤
浅谈单模光纤和多模光纤
谴耸嫩岁獭
一
6
浅谈单模光纤和多模光纤727,//
济宁市邮电局
在光纤通信系统中,用于传输信息的
光纤按其传输特性又要分为单模光纤和
多模光纤,在此我就其传导模式,各自特
性及一些重要参量对单模光纤和多模光
纤进行简单介绍.
一
,光纤的传导模式
我们知道,由于光在不同介质中的传
播速度不同,光线经过两个不同介质的交
界面时,就产生折射当光线由光密媒质
射向光疏媒质,其折射角将比人射角大
我们适当改变人射角时,会使折射角Qo=
90,如图l所示.
图】光牯界角度全反射
根据折射定律:nlsonQ1=nOsinO~,当
Qo~90.,则幽=',我们把折射角Qo
一
90对的人射角Ql称为临界角.当光
线的人射角大于临界角对,光就会产生全
反射现象.光纤就是利用光的这种垒反
射特性来导光的从光源射出的光线分
别以某一个合适的角度射到光纤的芯子
与包层交界面,(其折射率分别为nl和n2, 且nl>n2).只要在光纤内,光线人射角
路大于临界角就会在交界面上得到全内
反射.于是,这些光线将被束缚在纤芯中
沿轴向传播.如图2所示
\\r_—乙—L一
≥:仕1光在{Gz1光纤中蜿曲蛇行
盈2
然而,光线在光纤中的传播并不是连
续改变人射角时,只要满足全反射条件,
光线就可以在光纤中传输,而是根据光的波动性和光波的相位一致性,光波在光纤中必须既满足相位一致,又满足全反射条件时,光线才能真正传播.这样,人射光
线在光纤中能得到真正传输的只有有限
条离散光束,我们把这每一条光线称之为一
个传输模式(也叫传导模).传导模有
基模,低状模,高次模之分.由于模的阶
多模光纤耦合与单模光纤耦合-概述说明以及解释
多模光纤耦合与单模光纤耦合-概述说明以及解释
1.引言
1.1 概述
光纤耦合是光通信领域中一个重要的概念，它涉及到将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的过程。光纤耦合技术在实际应用中起到了至关重要的作用，能够实现跨越长距离、高速率和低损耗的光信号传输。
在光纤耦合过程中，多模光纤耦合和单模光纤耦合是两种常见的方式。多模光纤耦合通常指的是将多个光模式传输到目标光纤中，而单模光纤耦合则指的是只传输一个光模式。两者在耦合的原理、应用和优劣方面存在一些差异。
多模光纤耦合是一种灵活且成本较低的方法，适用于需要传输大量光模式的场合。多模光纤具有较大的模式直径和相对较低的数值孔径，可以容纳多个信号模式。多模光纤耦合在局域网、多媒体传输和传感器网络等领域具有广泛的应用。
相比之下，单模光纤耦合更适用于需要传输较高质量和较小带宽的信号的场合。单模光纤只能容纳一个光模式，具有较小的模式直径和较大的数值孔径。单模光纤耦合具有更低的插入损耗和更高的带宽容量，因此在长距离和高速率的通信中更为常见。
本文将对多模光纤耦合和单模光纤耦合进行详细的介绍与比较，并探讨它们在实际应用中的选择和应用。通过对它们原理和优劣的分析，我们将得出结论以指导在不同情况下的光纤耦合选择。
1.2 文章结构
文章结构：
本文将从以下几个方面对多模光纤耦合与单模光纤耦合进行全面的介绍和比较分析。
首先，引言部分将概述本文的主题以及背景知识，包括光纤耦合相关的基本概念和原理，并简要介绍多模光纤和单模光纤的基本特点和应用领域。
其次，第二节将重点介绍多模光纤耦合。首先简要介绍多模光纤的基本结构和传输特性，包括多模光纤的模场直径和色散特性等。随后，详细讲解多模光纤耦合的原理和方法，包括光纤之间的耦合效率以及常用的耦合装置。最后，列举多模光纤耦合在通信、传感和激光器等领域的具体应用，以及其优点和限制。
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How to Model Coupling Into a Multi-Mode Fiber
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By Nam-Hyong Kim
Published on 30 January 2007
This article demonstrates the use of the Geometrical Image Analysis feature to compute multi mode fiber coupling efficiency. The sample files can be downloaded from the last page of this article.
Using Geometrical Image Analysis to Compute Multi-Mode Fiber Coupling Efficiency
Coupling efficiency into multi-mode fiber can be calculated using the geometric image analysis feature.
In order to use geometrical rays to model multi-mode fiber coupling, the fiber core diameter has to be at least 10 times larger than the wavelength, such that many
transverse modes can be supported. If the fiber is multi-mode in the sense that two or three modes are supported, physical optics must be used. In this article, 'multi-mode' is taken to mean that there are so many modes supported that the fiber can be treated as a light-pipe.
The geometric image analysis can generate the irradiance at any surface, from an extended source with specific size and shape at the object surface. In addition, it can filter out rays that have larger incident angle than a definable threshold, at the evaluating surface. Using the attached sample file, we will demonstrate how to use the geometric image analysis feature to calculate multi-mode fiber coupling efficiency.
Open the included sample file from the last page of this article. This file models coupling to a multi mode fiber with 0.1mm core radius and NA of 0.2. For now, we will ignore the Fresnel (reflection) losses from air-glass interfaces, including the fiber.
The size of the fiber core is modeled by specifying 0.1mm radius circular aperture on the images surface. Since in this file the aperture type is “floating”, the size of the circular aperture is controlled by the semi-diameter of the image surface.
Open the Geometrical Image Analysis window under Analysis > Image Analysis > Geometric Image Analysis and open its settings window.
The NA of the receiving fiber is specified in the NA box. Since the we are assuming on-axis
point source located at infinity, Field Size (size of the extended source) parameter is zero
and the shape of the source, controlled by the “File” option, does not matter. The “Image Size” option determines the area of interest at the evaluation plane; you can also think of it
as the size of the detector. We will limit the number of rays to 10000 to speed up the
calculation.
Click OK.
The IMAE operand
The coupling efficiency, of only about 2%, is reported in the geometric image analysis
window.