光纤通信半导体光源与光纤耦合oh

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光源-光纤的耦合和光纤连接器

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。

半导体激光器件中的光纤耦合与光纤通信研究

半导体激光器件中的光纤耦合与光纤通信研究

半导体激光器件中的光纤耦合与光纤通信研究光纤通信是现代通信领域中一种重要的传输方式,其通过利用光纤作为传输介质来传送光信号,具有高速率、大带宽、低失真等优点,被广泛应用于通信领域。

而光纤耦合作为光纤通信中不可缺少的关键技术之一,对于实现高效的传输起着重要作用。

本文将重点研究半导体激光器件中的光纤耦合与光纤通信相关的研究内容。

首先,半导体激光器件是光纤通信系统中产生光信号的重要部件之一。

半导体激光器件是一种通过电流注入来激发半导体材料中的电子与空穴复合产生光子的器件。

在光纤通信系统中,通常采用半导体激光器件作为光源,将电信号转换为光信号进行传输。

半导体激光器件的性能对于光纤通信系统的传输质量和距离有着重要影响。

因此,研究如何提高半导体激光器件的耦合效率和输出功率,对于光纤通信系统的性能优化具有重要意义。

在半导体激光器件的光纤耦合中,主要存在两种方式,即端面耦合和侧面耦合。

端面耦合指的是将半导体激光器件的端面与光纤的端面直接耦合,而侧面耦合则是通过光纤的侧面与半导体激光器件的侧面实现耦合。

两种耦合方式各有优劣,选择何种方式进行光纤耦合需要根据具体的应用需求和性能要求来确定。

在光纤通信系统中,光纤耦合的关键性能参数包括耦合效率和插入损耗。

耦合效率是指通过光纤耦合系统实现的输入功率与输出功率之间的比值,而插入损耗则是指信号在光纤耦合系统中的传输过程中所损失的功率。

提高光纤耦合的效率和减小插入损耗是进行相关研究时的重要目标。

为了提高光纤耦合的效率和减小插入损耗,在研究中可以采取多种方法。

其中一种常见的方法是使用光纤插损测试仪进行耦合参数的测试和优化。

通过测试仪器的测量和调节,可以精确地获取光纤耦合系统的性能参数,并对其进行优化调整。

另外,也可以采用光纤焊接技术来实现光纤与半导体激光器件的精确定位和耦合。

光纤焊接技术可以通过将光纤与器件的端面进行精确对准,并利用高温高能量进行焊接,实现最佳的光传输效果。

此外,光纤通信系统中还存在一些其他与光纤耦合相关的研究问题,例如光纤耦合的稳定性和可靠性。

光纤与半导体光源耦合

光纤与半导体光源耦合

§6-6 光纤与半导体光源耦合光纤通信中最常用的光源是发光二极管和激光二极管,二者皆是细小如砂粒般的半导体微芯片,当外加电流时,可使二者发光。

把光源发射的光功率尽可能多的送入传输光纤,这就是光源和光纤的耦合问题。

提高耦合效率有利于允许在系统中使用较低功率的光源,从而减少成本和增加可靠度。

在此实验中我们学习如何利用0.29节距的渐变折射率(GRIN )杆状透镜将注入式激光二极管(ILD )和发光二极管耦合到光纤的技术。

GRIN 透镜体积小,具有便利的焦距及工作距离和低失真的高质量影像,已被广泛使用于光纤和光源的耦合。

实验中的光源为远红外线组件,注入式激光二极管峰值波长为780nm ,而发光二极管的峰值波长为830nm 。

这些组件可发射非可见光辐射,适当的安全手则必须遵守,以避免可能的伤害。

切记:决不可用眼睛直接观察激光或其反射光。

【实验目的】1、 了解发光二极管(LED)和注入式激光二极管(ILD )的光学特性,比较两者异同。

2、 掌握利用GRIN 透镜将半导体光源耦合到光纤的技术。

【实验原理】 一、光源的类型在光纤通信系统中有两种光源最常被使用,即发光二极管(LED )与注入式激光二极管(ILD )。

两者具有相同的基本结构,皆基于PN 结,但注入式激光二极管较复杂,参见图6.6.1。

两者基本工作原理相同,在正向偏置电压下由电子注入在有源层形成粒子数反转而产生光输出。

但注入式激光二极管的光输出功率-驱动电流曲线与发光二极管不同,前者有一阈值电流需先达到,光输出对电流响应才会迅速增加,参见图6.6.2。

一个光源可用从它表面所发射的所有可能方向的光线的光功率分布来说明其特征。

光源一般依其辐射分布可分为两种型式,即朗伯(Lambertian )光源和准直(collimated )光源。

朗伯光源从每个图6.6.1 激光二极管基本结构及光场分布图6.6.2 驱动电流与光输出功率的关系微分光源单元的所有的方向上发射光,面发射的发光二极管接近朗伯光源。

半导体光源与光纤耦合

半导体光源与光纤耦合
5如接收信号有变化则通过调整出端光纤定位器的X,Y旋纽使得信号达最大,进一步调整光纤耦合器(F-925)上的光纤定位器的X,Y,Z旋纽使接收到的信号最大,此时光纤入端处于最佳耦合状态。
6将调制电流置零,从零开始到50mA为止,每隔5m A测一次接收信号大小(示波器平均值),在接近阈值(大约40mA)之前某处(比如35mA)开始每隔1mA或0.5mA测一次,画出电光特性曲线(I-P),确定LD的阈值电流大小(曲线直线段的延长线与横轴交点)。
2.LED与光纤耦合
1,②,③,④,⑤同上。
⑥将调制电流置零,从零开始到80mA为止,每隔5m A测一次接收信号大小(示波器平均值),画出电光特性曲线(I-P)。
3.耦合效率
在上述耦合过程的前后用光功率计测量 (GRI设计一个模拟信号调制传输实验(选做)
2.耦合效率
耦合到光纤中的光能依赖于光纤的数值孔径,光纤仅能接收被光纤的数值孔径和芯径所限定的光锥内的那些光线,事实上有四个参数决定了耦合效率,它们是光源和光纤的数值孔径,光源的尺寸以及芯径。光源的尺寸和其数值孔径之积是一个常数,光源的数值孔径比光纤的大的情形称为过注入,通过加插透镜减小光源的数值孔径以适应光纤的数值孔径,但是光源在光纤端面上的成像尺寸将同时变大,耦合效率并不能获得提高,一种改善方法是所谓“贴背耦合”,即不用透镜而直接将光纤紧贴光源发射区,这时接收光功率与发射光功率之比为
3调整上述光纤定位器的X,Y,Z旋纽,将红外磷光片置于出纤端面前观察是否接收到光(有无光斑),如有,则将光斑调亮(既调整光纤入端光纤定位器的X,Y旋纽)后移去红外传感片,将光纤出端置于PIN光电管前2mm以内对准小孔位置(不能碰到PIN管)。
4同时观察示波器上该通道的直流耦合信号的直流分量(平均值)是否随着激光器调制电流的变化而变化,如否,则需检查步骤③。

半导体激光器与光纤耦合系统的研究

半导体激光器与光纤耦合系统的研究

Abstract: T h is coup ling system takes the fea sib ility of the coup ling m ode in to accoun t1 T he coup ling efficiency
va ries no t on ly w ith the d istance betw een one elem en t and ano ther elem en t, bu t a lso w ith the off2ax is ang le of the off2ax is th in sp herica l len s1 T h is a rticle exp lo res the regu la rity of coup ling on the ba sis of the tran sm ission of Gau ssian beam , the P rincip le of m ode m a tch ing, and the theo ry of m a trix op tics1 T he resu lt is of g rea t i m po rtance fo r design of coup ling system betw een la ser d iode and fiber, and it is va luab le fo r i m p roving the coup ling efficiency betw een la ser d iode and fiber1
对于垂直入射的高斯光束的变换, 光学系统的变换 矩阵为 A B = T⊥ T ⊥= 3 T 2T 1 = C D 1 0 1 L 1 0 = - 1 f 2 co sΑ 1 0 1 - 1 f 1 1

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种新型的光学器件,采用光纤耦合技术将半导体激光泵浦源与光纤进行耦合,使得激光器的输出光功率更稳定,噪声更小,应用范围更广泛。

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的工作原理是通过电流驱动半导体激光器的发光二极管,将电能转化为光能。

在808纳米的波长下,激光泵浦源具有较高的光转换效率,并且具有较低的发热量。

同时,采用光纤耦合技术可以将激光器产生的热量快速传导到散热系统中,有效降低了器件的温度,提高了激光器的工作稳定性和寿命。

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源具有以下几个特点:首先,具有高功率稳定性。

激光泵浦源采用与光纤绑定的方式,可以大大减少光纤的损耗,并且能够在较长距离内保持光功率的稳定。

这使得激光器的输出功率更加一致,提高了激光器的工作效率和性能。

其次,具有低噪声。

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源在工作过程中减少了光学器件的振动和震动,从而降低了激光器的噪声水平。

这使得激光器在科研、医疗和工业等领域中的应用更加广泛,例如激光医疗器械、激光打标机等。

再次,具有高光质量。

808nm光纤耦合半导体激光泵浦源的输出波长符合激光输出的最佳波长范围,可以获得高光质量的激光束。

这对激光器应用中需要高光质量的场景,如光通信和激光测距等领域有着重要的意义。

此外,808nm光纤耦合半导体激光泵浦源还具有小尺寸、低成本、易于集成等优点。

光纤耦合技术使得激光器的结构更加紧凑,便于在各种设备和系统中进行集成。

同时,由于其制造工艺相对简单,所以其成本也相对较低。

综上所述,808nm光纤耦合半导体激光泵浦源是一种具有高功率稳定性、低噪声、高光质量的光学器件。

它的出现不仅拓宽了激光泵浦源的应用领域,而且提高了激光器的性能和可靠性。

随着技术的不断发展,相信这种光学器件将会在更多的领域中得到应用,推动科技的进步和创新。

半导体激光光纤耦合技术研究

半导体激光光纤耦合技术研究

编号20141022134本科生毕业设计本科生毕业设计半导体激光光纤耦合技术研究Research on Coupling System between Laser Diode and Fiber学生姓名顾学建专业测控技术与仪器学号1022134指导教师王菲分院光电工程分院2014年6月摘要随着光电子器件的迅速发展,半导体激光器的用途越来越广。

半导体激光器的光束质量成了制约半导体激光器应用的主要瓶颈。

而半导体激光器与光纤的耦合,对半导体激光器的光束质量改善有着重要意义。

如何提高半导体激光器的耦合效率成为人们越来越关注的问题。

本文介绍了半导体激光器光纤耦合的应用,国内外研究现状及发展趋势。

讲述了半导体激光器和光纤的基本知识,介绍了半导体激光光纤耦合的几种常用方法,对影响耦合效率的因素加以分析,并详细阐述大功率半导体激光器列阵光纤的耦合方案。

关键字:半导体激光器光纤耦合耦合效率ABSTRACTWith the rapid development of optoelectronic devices, semiconductor lasers are used more and more. Semiconductor laser beam quality has become a major bottleneck restricting the application of semiconductor laser. The semiconductor coupling optical device and fiber is of great significance to improve the beam quality of semiconductor lasers. How to improve the coupling efficiency of semiconductor laser has become a growing concern.This paper introduces the application of fiber coupled semiconductor laser status and development trend of domestic and foreign research. Described the basic knowledge of semiconductor laser and optical fiber. This paper introduces several common methods for semiconductor laser to fiber coupling. Analysis of the factors affecting the coupling efficiency .And describes the coupling scheme of high power semiconductor laser array optical fiber.Keywords:Semiconductor Laser Diode Fiber Couple Couple Efficiency目录第一章绪论 (1)1.1 研究的目的及意义 (1)1.2 半导体激光器光纤耦合的应用 (1)1.3 半导体激光器光纤耦合的国内外研究现状 (2)1.4半导体激光器光纤耦合的发展趋势 (2)第二章半导体激光与光纤光学 (4)2.1 半导体激光器的光束特性 (4)2.2光纤理论 (5)2.3光线在均匀折射率光纤中的传播规律 (8)第三章光纤耦合技术 (10)3.1半导体激光光纤耦合的几种常用方法 (10)3.2影响光纤耦合效率的因素 (11)3.3光纤耦合时需要注意的问题 (15)第四章大功率半导体激光器及列阵光纤耦合具体方案 (17)4.1大功率半导体激光器光纤耦合技术 (17)4.1.1直接耦合 (17)4.1.2利用光学系统对半导体激光与光纤进行耦合 (18)4.2大功率半导体激光器列阵光纤耦合具体方案 (20)4.2.1半导体激光器条形巴(LD Bar) (20)4.2.2二维半导体激光器堆栈(LD Stack) (21)4.2.3半导体激光器条形Bar的耦合方案 (21)4.2.4光束整形 (23)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)I第一章绪论1.1 研究的目的及意义近年来,随着半导体激光器在通信,工业,航空,军事等多个领域的广泛应用,以及光纤制造技术和加工工艺的日渐提升,光纤通讯和光纤传感中的传输损耗已经降到接近极限,使得信号的传输能力和保真能力显著提高,而半导体激光器与光纤的耦合损耗问题也越来越重要。

光纤和半导体激光器耦合的实现方法

光纤和半导体激光器耦合的实现方法

光纤和半导体激光器耦合的实现方法作者:许贵阳华显立来源:《科技经济市场》2014年第07期摘要:光纤和半导体激光器耦合技术的高低直接决定了EDFA技术性能,本文通过论述半导体激光器与光纤耦合的理论,进一步研究分析半导体激光器和光纤耦合的方法,进而在一定程度上为光纤和半导体激光器耦合技术的发展提供参考依据。

关键词:光纤;半导体激光器;耦合方式0 引言半导体激光器自1962年问世以来发生了极大地变化,有力的推动了现代科学技术的发展。

半导体激光器具有光电转换效率高、体积小、重量轻、耗电少且价格低等优点,因而广泛应用于广泛使用于光纤通信、激光测距、激光打印、激光扫描、激光指示器以及航空航天等重要领域。

对于半导体激光器来说,受自身结构特点的影响和制约,进而在一定程度上降低了半导体激光器的出射光束的质量,不仅在垂直和平行于PN结两个方向上的光束不对称,而且存在有很大的发散角,另外,对驱动电源要求比较高,进一步增加了实际应用的难度。

对于半导体激光器来说,光纤和半导体激光器的耦合技术能够对其光束进行整形、准直、变换,同时能够耦合到光纤中,这样就可以输出对称并且亮度较高的光束。

1 光纤与半导体激光器的耦合方式通常情况下,光纤与半导体激光器的耦合方式可以分为:(1)光纤与激光器不经过任何系统进行直接耦合。

(2)将透镜、棱镜等光学零件插入激光器和光纤之间的方法,即分离透镜耦合法。

在光纤与半导体激光器进行耦合的过程中,无论哪种方法,其耦合的目的都是对半导体激光器输出的光场进行整形,进而在一定程度上使得入射光场与光纤本征光场分布实现最大限度的匹配。

1.1 分离透镜耦合在耦合系统内部,各光学零件之间与光纤以及耦合系统都是相互分立的,在这种情况下,对于半导体激光器、耦合系统和光纤之间的共轴准直性要求比较好。

在封装的过程中,采用一些加工精度较高的支承件固定各光学零件,在一定程度上确保较好的准直性,但是这样做法增加了成本,并且尺寸比较大。

半导体激光器与光纤高效耦合特性的研究_图文(精)

半导体激光器与光纤高效耦合特性的研究_图文(精)
The main reason that the coupling emciency for high.po、ver LDs to optical肋ers is not so high is thatⅡ1e di行erence in mode be觚eenⅡlem is quite serious.ne fomers’modes are,nornlally,asy衄etric ellipses,while山e latter’s’ones are ceme—Symmetric circles.So廿le coupling perfomance between high—power LD and fiber should be improVed through botll LD and fiber aspects.In LD aspect,reduction or increase of me activc region tllickness can reduce the aspect ratio of恤e LD bealll and consequently improVe tlle be哪’s symmetU There are many approaches to achieve the p唧ose,and one of the perfbct血em is nlnnel.caScaded multi-active regions large caVity Ustnlcture,in wmch not oIlly t11e efI’ective t}lickness
本论文围绕本实验室研发的新型隧道再生多有源区980m AlGa舳/G以S/In魄~s量子阱大功率半导体激光器和多种条宽的单有源区980砌AlGaAs/GaAs/InGaAs量子阱大功率半导体激光器的光场外特性、单模阶跃折射率光纤和多模渐变折射率光纤的模场特性进行了深入的理论分析和实验研究。由于大功率GaAs半导体激光器的条形电极宽度较大,光束的纵横比很高,而且由于多采用脊形波导结构,在侧面采用增益引导机制为主,在垂直于结平面是折射率引导机制,使得LD的激射光束在LD光腔内呈柱面波的形式传播。从LD的光外部特性来看,光束截面不但是非对称的、椭圆形光斑,而且在垂直和水平方向上光束束腰不在同一平面上,垂直光腰位于LD的出光面(解理面上,而水平光腰则在LD腔内,即“虚光腰”。因此LD的激射光束存在像散。对该光束作高斯近似,并假设LD激射后水平出光面上光斑的大小不随LD驱动电流的变化而改变,通过测量光束的远场发散角经过计算获得了虚光腰位置和尺寸。

多模光纤耦合半导体激光器模组

多模光纤耦合半导体激光器模组

多模光纤耦合半导体激光器模组随着信息技术的飞速发展,光通信作为一种高速、大带宽、低耗能的传输方式,受到了广泛的关注和应用。

光通信系统的核心组件之一就是光源,而多模光纤耦合半导体激光器模组作为其中的重要一部分,在光通信系统中扮演着至关重要的角色。

接下来,我们将对多模光纤耦合半导体激光器模组进行详细的介绍。

一、多模光纤耦合半导体激光器模组的基本原理多模光纤耦合半导体激光器模组是一种将半导体激光器与多模光纤耦合的器件。

其基本结构包括半导体激光器、光纤耦合器和光纤组成。

在工作时,半导体激光器产生的光经过光纤耦合器的耦合作用,由多模光纤传输到光通信系统中,完成光信号的传输。

二、多模光纤耦合半导体激光器模组的特点与优势1. 大功率输出:多模光纤耦合半导体激光器模组能够实现较大的功率输出,满足高速数据传输的需求。

2. 高耦合效率:多模光纤耦合半导体激光器模组与光纤的耦合效率较高,能够有效地将光信号传输至远距离。

3. 良好的稳定性:多模光纤耦合半导体激光器模组具有较好的温度稳定性和光谱稳定性,能够在复杂的环境下长时间稳定工作。

4. 可靠性高:多模光纤耦合半导体激光器模组采用优质材料和精湛工艺制造,具有较高的可靠性和稳定性,保障光通信系统的正常运行。

三、多模光纤耦合半导体激光器模组在光通信系统中的应用多模光纤耦合半导体激光器模组在光通信系统中具有重要的应用价值,主要体现在以下几个方面:1. 光通信传输:作为光通信系统的光源部件,多模光纤耦合半导体激光器模组能够提供稳定的光源,并能够通过光纤进行信号传输,满足不同距离和带宽的需求。

2. 光纤传感:多模光纤耦合半导体激光器模组可以用于光纤传感系统中,实现对温度、压力、形变等参数的测量。

3. 光纤光谱分析:多模光纤耦合半导体激光器模组结合光谱分析仪等设备,可用于光谱分析和光学光谱仪器的研发。

四、多模光纤耦合半导体激光器模组的发展趋势随着光通信技术的不断发展和进步,多模光纤耦合半导体激光器模组也在不断完善和改进,主要体现在以下几个方面:1. 提高功率和效率:随着光通信带宽需求的不断增加,多模光纤耦合半导体激光器模组将会不断提高功率输出和耦合效率,以满足更加复杂的通信需求。

半导体光电子学与光通信

半导体光电子学与光通信

半导体光电子学与光通信随着科技的不断进步和新技术的不断涌现,光通信已经成为现代通信领域的重要技术之一。

而半导体光电子学作为光通信的基础,扮演着重要的角色。

本文将就半导体光电子学与光通信进行探讨。

一、光通信简介光通信是一种传输信息的方式,通过光传播信号,实现高速、长距离的信息传输。

相较于传统的电信号传输,光通信具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点,因此受到了广泛的关注。

二、半导体光电子学在光通信中的应用1. 光电器件半导体光电子学是光通信中不可或缺的技术,在光电器件的应用中特别重要。

光电器件包括光发射器和光接收器,它们分别用于发送和接收光信号。

半导体激光器是光发射器的主要组成部分,由于其调制速度快、功耗低,被广泛应用于光通信中。

而光接收器则采用半导体光电二极管,通过将光信号转化为电信号以便后续处理。

2. 光纤光纤是光通信中的传输媒介,起到将光信号传输到目标地点的作用。

半导体光电子学可以通过光纤调制器实现对光信号的调制和解调。

光纤调制器采用半导体中的光电效应,将电信号转化为光信号或将光信号转化为电信号,从而实现对光信号的传输和处理。

3. 光网络光网络是光通信的重要组成部分,用于实现不同节点之间的连接和信息传输。

半导体光电子学在光网络的光开关技术中有着重要的应用。

光开关器件是实现光信号在不同网络节点之间切换的关键,而半导体光电子学则提供了实现快速、精确开关操作的技术基础。

三、半导体光电子学的挑战与发展虽然半导体光电子学在光通信中发挥着重要的作用,但也面临着一系列的挑战。

首先,半导体激光器在高速、长距离传输中仍然存在温度敏感性和材料损伤等问题,需要进一步提升其性能。

其次,光纤调制器的体积较大,功耗较高,需要降低其尺寸和功耗,以提高整体光网络的效率和可靠性。

此外,半导体光开关器件的制作和集成技术仍然有待突破,以满足未来高密度、高容量光网络的需求。

为了克服这些挑战,半导体光电子学领域的研究人员和相关产业界不断进行着研究和创新。

光纤通信中的光放大器与光纤耦合技术分析

光纤通信中的光放大器与光纤耦合技术分析

光纤通信中的光放大器与光纤耦合技术分析光纤通信是现代通信领域中一种关键的传输技术,它以光纤作为信号的传输介质,具有高带宽、低能耗、抗干扰等优点。

在光纤通信系统中,光放大器和光纤耦合技术是实现高速、高质量光信号传输的重要组成部分。

1. 光放大器技术分析光放大器是一种能增强光信号强度的设备,它将入射的光信号经过放大处理后输出,以实现信号的传输和延长传输距离。

常见的光放大器包括半导体光放大器(SOA)、光纤放大器(EDFA)和拉曼放大器(Raman Amplifier)。

a) 半导体光放大器(SOA)半导体光放大器是利用半导体材料的电光特性将光信号转化成电子信号,然后再将电子信号转化成光信号的放大器。

它结构简单、功耗低,但存在信号失真、光噪声等问题,适用于低速率短距离通信。

b) 光纤放大器(EDFA)光纤放大器是利用光纤内掺杂掺铕等稀土元素的光纤作为放大介质,通过受激辐射将入射信号放大的放大器。

它具有宽带、高增益、低噪声等优点,适用于高速、长距离通信。

c) 拉曼放大器(Raman Amplifier)拉曼放大器是利用拉曼散射效应实现的一种光放大器,通过光信号与光纤内的分子进行能量交换,使光信号得到放大。

拉曼放大器具有高增益、自由谱宽可调等特点,但成本较高,适用于特定应用领域。

2. 光纤耦合技术分析光纤耦合技术是将光信号传输到光纤中的重要手段,它涉及到光源与光纤的连接方式和耦合效率的提高。

a) 直连耦合技术直连耦合技术是指光源与光纤直接相连的方式,常见的有末端面对接耦合和光纤包层剥离耦合。

直连耦合技术操作简单,但光纤的末端面质量、对准精度和耦合效率对光信号的传输稳定性有重要影响。

b) 插入损耗技术插入损耗是光纤耦合过程中不可避免的损耗,主要包括衰减和反射损耗。

降低插入损耗可以采取一系列措施,如优化光纤端面质量、加强光纤耦合连接力度、使用低反射涂层等。

c) 光纤光柱整形技术光纤光柱整形技术是指通过适当的光学元件对光纤的输出光柱进行整形,使其更好地匹配到接收器或光纤连接器的光接收窗口,提高光纤耦合效率。

光纤的连接与耦合

光纤的连接与耦合
将热缩管套在两根光纤上,加热使热缩管收缩,同时将光纤熔接在一起。这种技 术具有快速、简便的优点,但热缩管的材料和工艺对连接质量有一定影响。
光纤连接技术的比较与选择
比较
各种光纤连接技术具有各自的优缺点,适用于不同的应用场景。在选择光纤连接技术时,需要考虑光 信号的质量、传输距离、连接可靠性、操作简便性、成本等因素。
详细描述
在长距离通信网络中,光纤连接与耦合技术被广泛应用于骨干网、城域网和接入网的建设。通过光纤连接与耦合, 可以实现高速数据传输、语音通话、视频会议等多种通信服务,满足人们对信息传递的需求。
局域网和数据中心
总结词
局域网和数据中心是光纤连接与耦合的 另一个重要应用场景,光纤传输具有高 带宽、低损耗和低延迟等优点,能够满 足高速数据传输和存储的需求。
总结词
连接损耗是光纤连接中常见的问题,它会导 致信号传输效率降低和信号质量受损。
详细描述
光纤连接损耗的产生原因主要包括光纤端面 不平整、光纤轴向倾斜、光纤端面污染等。 为了解决这个问题,可以采用高性能的光纤 切割刀和清洁剂,确保光纤端面平整、干净 。同时,使用高精度、高质量的光纤连接器
也可以降低连接损耗。
要点一
总结词
光纤连接的安全性问题主要包括连接处的机械强度不足和 防雷击能力较弱。
要点二
详细描述
为了提高光纤连接的安全性,可以采用加强型的光纤连接 器,提高连接处的机械强度和防雷击能力。同时,在室外 或雷电多发区域,应将光纤线路深埋地下或采取其他避雷 措施,以降低雷电对光纤线路的危害。
解决方案与技术进展
连接稳定性问题
总结词
光纤连接的稳定性问题主要表现在连接处容易松动或 脱落,影响信号传输的可靠性和稳定性。

第六章 光纤传感器中的耦合

第六章 光纤传感器中的耦合

c (n1 n 2 )
2 2
1
2

r
d
更精确的研究表明
(θc与 d/2r 有关 系,即与曲率半径 大小有关)。 等效接收角存在一 个最佳值,它所对 应的 d/2r 为0.75。 它可使 η实际 达到60%。

c
0.75
d 2r
端面球透镜制造方法:
(1)高温烧结:
烧后可自然地结成一个球,由于火焰烧制时气体喷射
实际装置
示 意 图
R
Z
楔形柱透镜 光纤
透镜半径 r:4≦ r ≦5 [μm]
光纤剥出长度 Ls:5≦ Ls ≦20 [mm]
用途:激光器耦合,适用于980nm泵浦激光器等 特点:针对细长形光斑激光器有70%以上高耦合效率
3、凸 透 镜 耦 合
将激光器放在凸透镜的焦点上,使其为平行光, 然后再用另一个凸透镜将平行光聚集到光端面上。
断面分析
12μm玻璃
纤维断面
(扫描电
镜照片)


断面通常由镜面区、模糊区和粗糙区等3个区域组成。 镜面区在断面原点附近,它是光学上的光滑面; 粗糙区断面有许多岔道,且整个样品被分成3个或更多的小块; 模糊区是这两个区域间的过渡地带;
光纤端面检验软件
Fiber QA EFI

PVI系统公司正式发行先进的光纤端面检验软件 FiberQA EFI 。该软件 包可以精确而又可靠地检测并识别所有缺陷,如划痕、屑片、凹点和 颗粒等。 此程序包含以纤芯、包层和环氧树脂环为重点的的全套度量衡标准。 Fiber QA EFI 能使得用户按照自己的需求规定测试极限值。它内含数 据库报表系统,可进行定量评估。
1、端面球透镜耦合

半导体光纤耦合输出

半导体光纤耦合输出

半导体耦合芯片
C-mount(功率为0-5w)
半导体耦合芯片
C-mount
半导体耦合芯片
TO封装
半导体耦合芯片
准直后的激光器单元
半导体耦合模块
模块总体装配图
半导体耦合模块
2合1偏振合束实物图
半导体耦合模块
激光器外壳外壳体
半导体耦合模块
激光器的外壳体与上盖面(厚度一般为0.5mm,不超过1mm) 一般采用平行缝焊技术。保证激光器的气密性。
半导体耦合模块
半导体耦合模块
激光器特性
半导体耦合模块
光谱特性
半导体耦合模块
半导体耦合模块
半导体耦合模块
半导体耦合模块
高亮度激光器采用基于单管的“多单管”光纤耦合技术, 将多路分立的半导体激光器发出的光束经过整形、重新排 列、合束后,耦合进入单根光纤,从而达到高亮度输出。
应此对单管半导体激光器的光束准直,聚焦耦合的了解很 有意义。其次通过空间,偏振,波长合束等方式实现高功 率输出。
半导体耦合模块
光纤连接器接头
半导体耦合模块
光纤连接器接头 SMA-905
半导体耦合模块
光纤连接器接头
陶瓷插芯的端面一般为8°,目的是减少回波损耗。 为了增加透过率,同时可以在入射面和出射面镀相应波长
的增透膜。
半导体耦合模块
产品图 单模耦合输出
半导体耦合模块
产品图 多单管耦合输出
光纤简介
光纤结构示意图
半导体激光器准直
柱透镜耦合
柱透镜可以利用其特殊的结构,可以将在其径向方向上的 光线发散角进行有效地压缩。这种耦合方式主要取决于透 镜的尺寸、透镜与激光的距离,同时也与透镜的折射率有 关。在其他条件不变的情况下,透镜半径减小,可是耦合 效率增大。这是因为较小的透镜半径可以使激光束汇聚成 较小的模场半径的光束,从而与光纤的模场半径相匹配。

源与光纤的耦合

源与光纤的耦合

2
光接收机前端的作用是将光纤线路末端耦合到 光电检测器的光比特流转变为时变电流,然后 进行预放大,以便后一级进一步处理。
(1) 光电检测器 一般采用PIN光电二极管或APD雪崩光电二极管,
它们性能的优劣直接影响整个光接收机的性能 (2) 光电检测器输出的光电流是十分微弱的,需要
多级放大器进行放大,多级放大器的前级为前 置放大器。
管外,都是标准的电子元器件,采用标 准集成电路(IC)工艺技术,很容易集成 在同一芯片上,做成集成光接收机。
在高比特工作时,这种集成光接收机 具有很多优点。90年代末用Si和GaAs集 成电路工艺已制成带宽超过2GHz的集成 光接收机,现在带宽超过10GHz的集成 光接收机也已用于光波实验系统。
6.5 光接收机噪声分析
目前使用的外调制方式有: (1) 电光调制 (2)声光调制 (3)磁光调制
6.3 光发射机
1
光发射机的作用是把电端机送来的 电信号变为光信号送入光纤中传输。
包括以下方面: (1)光源特性 (2)调制特性 (3)输出特性
2
目前使用的光发射机大多数是直接调制 的光发射机,它的原理如图6-3-1所示。
η=PF/PS (6-1-1)
式中: PF—耦合进入光纤的光功率
PS—光源发射的功率。
光源与光纤的耦合效率:
与光源的类型(LED或LD)及光纤的类型 (多模光纤或模光纤)有关。
LD与单模光纤的耦合效率较高,可以达 到30~50%,而LED与单模光纤的耦合 效率较低,可能小于1%。
光源与光纤的耦合方法, 一般采用下面两种: 直接耦合和透镜耦合
1
直接调制就是将调制信号直接作用在光源上, 把要传送的信息转变为电源信号注入到LD或 LED,获得相应的光信号。这种方法调制的是 光源的发光强度调制(IM)。

半导体耦合光纤

半导体耦合光纤

半导体耦合光纤嘿,朋友们!今天咱们得唠唠半导体耦合光纤这个超酷的玩意儿。

这就像是一场科技界的奇妙“联姻”,半导体和光纤就像两个来自不同星球但又无比般配的小伙伴。

半导体啊,就像是一个有着无数小机关的魔法盒子。

它里面那些电子跑来跑去的,就像一群调皮的小精怪在迷宫里穿梭。

而光纤呢,它就像是一条超级透明的高速公路,光在里面就像开着超跑的赛车手,风驰电掣地奔跑。

当半导体和光纤耦合在一起的时候,那场面可太有趣了。

就好像魔法盒子突然打开了一个特殊的通道,那些小精怪们齐心协力地把光这个超级赛车手给引导到光纤这条高速公路上。

这耦合的过程就像是一场精心编排的接力赛,半导体把能量传递给光纤,就像运动员交接棒一样精准。

你要是把这个过程想象成一场盛大的音乐会也不为过。

半导体像是乐队里那些制造节奏的鼓手和贝斯手,它们用自己独特的节奏控制着电子的运动。

光纤呢,就像是舞台上那束最耀眼的聚光灯,光在里面闪耀着,就像舞台上光芒四射的主唱。

而半导体耦合光纤这个整体,就像是一支配合得天衣无缝的超级乐队,演奏出一曲震撼人心的科技之歌。

而且啊,半导体耦合光纤的应用那可真是五花八门。

就像是一个拥有七十二变的孙悟空。

在通信领域,它就像一个超级信使,能把信息以光速传递到世界的各个角落。

就像你这边刚说完话,信息就像一阵风瞬间就吹到了地球的另一边。

在医疗领域,它就像一个超级小侦探。

能够深入人体内部,就像一个小小的探险家,光纤带着半导体的特殊能力,去探寻那些隐藏在身体里的疾病,比最厉害的侦探还要敏锐。

在传感器方面呢,它又像一个超级敏感的小触角。

哪怕是最微小的变化,就像一只小蚂蚁轻轻爬过的动静,它都能察觉到,然后通过半导体和光纤的联合反应,把这个消息传递出去。

这半导体耦合光纤啊,就是科技世界里的一个宝藏。

它充满了无限的可能性,就像一个永远也挖掘不完的金矿,每一次深入研究,都能发现新的惊喜。

真的是让我们这些科技爱好者,就像小孩子看到了满屋子的糖果一样兴奋不已呢。

6第六章 光源及与光纤的耦合

6第六章 光源及与光纤的耦合

克服受激吸收及其他衰减而产生自发辐射的光输出。
6.1.3 半导体发光二极管
LED多采用双异质结结构
双异质结AlGaAs/GaAs结构图
6.1.3 半导体发光二极管 LED结构
(1)面发光(surface emitting)
透镜
尺度与光纤接近 100mA
~mW
N-P-P双异质结构 水平、垂直发散角120度
3. LD的光谱特性
6.1.4 半导体激光器 4. LD的频率响应特性
P( f ) 1 H( f ) P(0) [1 ( f / f r ) 2 ]2 4 2 ( f / f r ) 2
驰豫频率
1 00
阻尼因子
相对光功率
10
1
0 .1 0 .0 1
0 .1 1 fr 调制 频率 f / GHz
6.1.2 半导体光源的物理基础
禁带宽度大 绝缘体 禁带宽度小 半导体
6.1.2 半导体光源的物理基础
能量 Eg /2 Eg Eg /2 导带 Ec Ef Ev 价带 (b) Eg Ev Ec Ef Eg Ec
Ef Ev
(a)
(c)
图 6.1
半导体的能带和电子分布
(a) 本征半导体; (b) N型半导体; (c) P型半导体 本征半导体受光能、热能激发后,价带中的电子跃迁到导带底部 掺杂半导体
613半导体发光二极管双异质结algaasgaas结构图led多采用双异质结结构613半导体发光二极管led结构1面发光surfaceemittingnpp双异质结构尺度与光纤接近100mamw透镜水平垂直发散角120度613半导体发光二极管led结构2边发光双异质结发散角30613半导体发光二极管发光二极管的特点发光二极管的特点

尖锥端光纤和半导体激光器的耦合

尖锥端光纤和半导体激光器的耦合

收稿日期∶1996—10—21;收到修改稿日期∶1996—12—02第25卷 第1期中 国 激 光V o l.A 25,N o .1 1998年1月CH I N ESE JOU RNAL O F LA SER S January ,1998尖锥端光纤和半导体激光器的耦合韦朝炅 查开德 王新宏(清华大学电子工程系 北京100084)提要 介绍了一种低反射高效率的尖锥端光纤和半导体激光器的耦合技术。

应用模式耦合理论分析表明,这种尖锥端光纤的耦合效率可接近90%,锥端反射损耗大于60dB 。

因此,这种耦合技术既可以提高LD 和光纤的耦合效率,又可以大大降低耦合反射对D FB 等激光器的影响。

简单介绍了这种尖锥端光纤的制造技术,通过精密的磨抛加工,即可获得理想的尖锥端。

用自行加工制备的尖锥端光纤与D FB 半导体激光器耦合,实际测量的耦合效率最大达7319%,反射损耗优于50dB 。

关键词 尖锥端光纤,高效率,低反射,模式耦合理论1 引 言 光纤和半导体激光器耦合是光纤通信系统中获得高性能光源的重要技术之一。

耦合技术的进步,直接影响光纤通信系统的性能。

光纤和LD 耦合发展过程大致是:LD 和平端光纤→透镜+平端光纤→球端光纤(微透镜光纤)→自聚焦透镜+光隔离器+光纤→双曲线端光纤和尖锥端光纤。

这个过程是为了获得性能更好的光纤通信系统用光源。

总起来说,一个优秀的耦合应该是效率高,获得尽可能大的出纤功率,以有利于扩展系统的传输距离和提高系统的信噪比;反射小,尽可能减少耦合反射光对半导体激光器工作特性的影响。

因为即使很小的反射,也将影响激光器振荡频率的稳定性,影响激光谱线宽度、动态响应及功率起伏而产生的强度噪声[1~3]。

下面首先用模式耦合理论来分析尖锥端光纤头的耦合效率及反射损耗,然后介绍光纤头的工艺加工过程及测量的实验装置,最后比较理论和实测的结果。

2 理论模型图1用于计算的模式耦合理论模型简图F ig .1Geom etry fo r the calculati on ,show ing thelocati on of the laser and the m icro lens为了设计出最佳角度的尖锥端光纤,我们应用一个模式耦合理论模型来计算半导体激光器和尖锥端光纤的耦合效率及反射损耗。

一种实现光源与光纤耦合的方法

一种实现光源与光纤耦合的方法

一种实现光源与光纤耦合的方法22物理与工程V o1.13No.12003一种实现光源与光纤耦合的方法李叶芳王文春赖康生梁秀萍(大连理工大学物理系,辽宁大连116024)(收稿日期:2002—10—09)摘要本文介绍了一种用显微镜筒与透镜构成的光学系统来实现光源与光纤耦合的方法.该方法具有光路系统小巧方便,耐用,耦合效率高等优点.关键词显微镜筒;光源与光纤耦合;透镜;耦合效率AⅣI】ETHoD0lFCoUPLINGLIGHTRCEANDoICALFIBERLiY efangWangWenchunLaiKangshengLiangXiuping (DepartmentofPhysics,DalianUniversityofTechnology,Dalian,Liaoning116024) AbstractAmethodofcouplinglightsourceandopticalfiberisintroduced.Withanoptical systemcomposedbydressing-caseofmicroscopeandlens,thismethodprovidelotsofmerits suchasdurability,convenienceandhighcouplingefficiency. KeyWordsdressing—caseofmicroscope;couplinglightsourceandopticalfiber;lens;couplingefficiency1引言在开设光纤损耗特性测量的实验时,需要学生先对光纤进行切割处理,然后将光束正对输入到光纤的端面上.由于光纤的芯径很小(最大直径为lO0~m),光源发出光的功率只有小部分能耦合到光纤中,使实验难以达到理想效果.针对这一问题,我们设计了一种实现光源与光纤高效耦合的简单方法,易于调试,使学生可轻松操作该步骤.2光源与光纤的耦合光源与光纤的耦合效率叩定义为:光纤接收到的有效传输功率P与光源辐射总功率之比,即叩一P/P.光源与光纤的耦合主要有两种方式:直接耦合和透镜耦合.直接耦合是直接将光纤对准光源,这种方式的耦合效率很低.透镜耦合即在光源和光纤之间加入某种透镜系统, 以使光源发出的光斑最大限度地会聚成一个小于光纤直径的光斑,再传输到光纤端面上, 这样耦合效率就会大大提高.我们采用透镜耦合方式,在光源与光纤端面间放置一些与实验装置相匹配的光学元件以实现高效耦合,其实验装置如图1所示. 光栅单色仪发出的某一波长的光束,经直径为20mm,焦距30mm的单透镜L会聚后,输入到显微镜筒的窗口上.这是一个通用的放大倍数为3O倍的显微镜筒,使用时,让目镜端作为光束的输入端,以实现光斑3O倍的缩小.再将光纤端面调整到显微镜筒输出(下转第25页)毒}l{,唯趣}ll}}《{《£;lf}《!l{fl{{物理与工程V o1.13No.1200325(上接第22页)单色仪显微镜简光纤L目镜物镜图1光源与光纤耦合示意图焦点的中心位置,就实现了光源与光纤的最佳耦合.该光学系统之所以选用这二个元件主要是考虑到如下因素:(1)透镜L的口径小,焦距短,结构简单,便于维护和更换.(2)显微镜筒体积小且目镜和物镜被很好地封装在一个筒子里,避免了因光学元件裸露在外易被灰尘污染的缺点.尤其在处理光纤时,光纤体内的保护油容易沾在学生手上,如果不经意接触到镜面就会造成光学元件的腐蚀, 进而引发实验测量误差.显微镜筒的合理封装就避免了这一问题,也使耦合系统更加经久耐用.(3)上述两元件的尺寸都比较规范, 在因机械失调而报废的废旧仪器中很容易拆到,可节约实验成本.在上述光路中,光栅单色仪的光斑由接近lmm宽的狭缝输出,经L会聚后,光斑已小于lmm.再经显微镜30倍缩小后,尺寸约为30m左右.我们用CCD测得光斑的长度为34m.在做光纤损耗特性测量实验时,一般选用100~m的多模光纤作为被测对象.因此,通过该方法调整光源与光纤的理想对正是很容易实现的.3实验与结论我们用光功率计对P和进行了测试,数据如下所示:o(A)600064006800720076008000P(nW)84.0l23.5152.0170.2177.8l76.0 (nW)13.0l5.919.120.921.22O.5●(A)840088009200960010000(nW)163.8197.433.0l2.8l69.2(nW)18.722.825.722.016.9采用该方法之前,我们曾用几个透镜对光源的光束进行会聚,当时光耦合效率很低,光纤接收的光功率仅是nw的1/10数量级.如此微弱的光束经过100m的光纤损耗后,输出功率只有nw的1/100数量级,读数误差和测量数据难以区分.又因学生操作不熟练,光束与光纤不易对准,更增加了这一实验的难度,甚至无法测出实际数据.自我们改用上述方法后,实验操作容易了许多,光路系统的耐用性也增强了.该方法同样适用于其它需要光源与光纤高效耦合的实际应用.参考文献J-1][德]s.格克勒.光波导及光纤通信.冯锡钰等编译.大连理工大学出版社[2]李允中,董孝义,王清月主编.现代光学实验.南开大学出版社。

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预习与思考
1.光纤端面紧贴GRIN棒透镜能否提高耦合效率。
2.在“贴背耦合”时,阶跃折射率光纤的耦合效率高还是梯度折射率光纤的耦合效率高。
注意事项
1.完成实验后一定要将调制电流调回到零,先按一次激光输出按钮(灯灭),再拨钥匙至off,最后才能关电源。
2.LD,LED器件千万不能用手摸,否则它们将因静电而击坏。
2.耦合效率
耦合到光纤中的光能依赖于光纤的数值孔径,光纤仅能接收被光纤的数值孔径和芯径所限定的光锥内的那些光线,事实上有四个参数决定了耦合效率,它们是光源和光纤的数值孔径,光源的尺寸以及芯径。光源的尺寸和其数值孔径之积是一个常数,光源的数值孔径比光纤的大的情形称为过注入,通过加插透镜减小光源的数值孔径以适应光纤的数值孔径,但是光源在光纤端面上的成像尺寸将同时变大,耦合效率并不能获得提高,一种改善方法是所谓“贴背耦合”,即不用透镜而直接将光纤紧贴光源发射区,这时接收光功率与发射光功率之比为
1.LD与光纤耦合
1打开505激光驱动电源开关,将其限制电流调至120mA (已调好),注意此时激光驱动电源的钥匙处于关闭(off)状态,电流示值为零。
2将激光驱动电源的钥匙拨向开(on)的位置,慢慢将电流从零调至42mA,按一下(注意只能按一次)激光输出按钮(output/on,灯亮),调整GRIN光纤耦合器(F-925)上的光纤定位器的X,Y,Z旋纽,将入纤端面置于GRIN镜后合适位置(离GRIN镜2mm以内中央,不能碰到GRIN镜)。
是离开光发射法线的最大角,由光源的几何形状决定。对漫射光源,m = 1,对准直光源,m为大值,中间为部分准直光源,ILD的辐射远场以典型的15°×30°发散,呈扇形分布。这是由于这些器件的发射面积很小,形成远场衍射,如图为一个m = 1(典型LED)和另一个m =20(典型ILD)在极坐标系中的辐射特性。
2.LED与光纤耦合
1,②,③,④,⑤同上。
⑥ 将调制电流置零,从零开始到80mA为止,每隔5m A测一次接收信号大小(示波器平均值),画出电光特性曲线(I-P)。
3.耦合效率
在上述耦合过程的前后用光功率计测量 (GRIN棒透镜之后)与 (耦合后光纤的输出功率)则可以计算耦合损耗。
4.自行设计一个模拟信号调制传输实验(选做)
实验目的
1.研究注入型激光二极管和发光二极管与光纤的耦合
2.判断耦合的效果
实验原理
1.光源类型及光发射特性
光纤光学系统使用的半导体光源有两种,发光二极管LED和注入型激光二极管ILD,此类器件及其发光机制的理论请参阅有关资料。任何光源可以用从它的表面所发的所有可能的光线的光功率分布来说明其发光特性,朗伯型光源是指其面单元在所有的方向上发射光,而准直光源是指其发射的光束在空间的发散角非常小。一般,光源亮度的角分布可表示为
实验仪器
a)100/140多模光纤
b)ILD和LED装置
c)半导体光源驱动器
d)GRIN棒透镜光纤耦合器
e)红外磷光)数字示波器
j)光纤切割刀
注:零件细列及装配指南请执行软件“Newport光学实验计算机辅助平台”。
实验内容及操作要点:
先根据有关资料及辅助软件组装各个单元装置(半导体光源,GRIN棒透镜光纤耦合器,出纤及探测装置等),现以GRIN棒透镜光纤耦合器为例说明:用镊子将0.29节距GRIN棒透镜小心嵌进所示小孔内(或者把上面的金属盖片拿掉后放入,应调整和光源的间距),旋紧固定螺丝。将经过端面处理后的光纤嵌入光纤嵌槽桶后再装入光纤定位器(注意光纤端面和透镜的间距,它实际上和光源物距有关),然后根据下面的操作要点进行。
5如接收信号有变化则通过调整出端光纤定位器的X,Y旋纽使得信号达最大,进一步调整光纤耦合器(F-925)上的光纤定位器的X,Y,Z旋纽使接收到的信号最大,此时光纤入端处于最佳耦合状态。
6将调制电流置零,从零开始到50mA为止,每隔5m A测一次接收信号大小(示波器平均值),在接近阈值(大约40mA)之前某处(比如35mA)开始每隔1mA或0.5mA测一次,画出电光特性曲线(I-P),确定LD的阈值电流大小(曲线直线段的延长线与横轴交点)。
其中α为光纤的折射率轮廓因子(梯度折射率光纤为2,阶跃折射率光纤为∞),耦合损耗为 。
最佳耦合是指光源的尺寸和其数值孔径之积与光纤的相匹配时的耦合,一般应使用透镜完成。
左图显示了发散特性不同的光源的耦合损耗随光纤的数值孔径变化的情况,由图可知,在使用相同自聚焦透镜和光纤(数值孔径 )的情况下,ILD( )的偶合损耗要比LED( )的小很多(约10dB),LED光源的发散性使其耦合一般为过注入,当然耦合调整过程会容易些。
3.GRIN棒透镜
本实验使用梯度折射率(GRIN)棒透镜将半导体光源耦合进光纤。这种透镜是直径1~3mm,长度几毫米的小玻璃棒,其折射率沿径向分布如下式
是轴上折射率, , 是分数折射率差, 是芯径。
GRIN棒透镜可以对光束进行准直或聚焦,此处用0.29节距的棒透镜对发散的半导体光源实现聚焦,节距是指光线在梯度折射率介质中沿正弦轨迹运行一周的长度。能够实现准直的为1/4节距的GRIN棒透镜。
3调整上述光纤定位器的X,Y,Z旋纽,将红外磷光片置于出纤端面前观察是否接收到光(有无光斑),如有,则将光斑调亮(既调整光纤入端光纤定位器的X,Y旋纽)后移去红外传感片,将光纤出端置于PIN光电管前2mm以内对准小孔位置(不能碰到PIN管)。
4同时观察示波器上该通道的直流耦合信号的直流分量(平均值)是否随着激光器调制电流的变化而变化,如否,则需检查步骤③。
3.LD为近红外激光,小心不得直视或反射直视。
a 0.25节距形成平行光b 0.29节距形成会聚光
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