980nm泵浦激光器及其它半导体激光器和透镜光纤耦合研究.pdf

浙江大学
硕士学位论文
980nm泵浦激光器及其它半导体激光器和透镜光纤耦合的研究
姓名:赵发英
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:刘旭;张全

譬《臌率,契形柱透镜光缪,锥形球透镜光纤,横向偏移容忍度,纵向偏移。关键词:猎馄牛π妥海す馄鳎す馄鳎ツw障耍詈闷旨す馄骷捌渌氲继寮す馄骱屯妇倒怄詈系难芯摘要孀鸥咚俣却笕萘抗庀送ㄐ藕凸獾缱悠骷难该头⒄梗氲继寮す馄与单模光纤母咝я詈先找媸艿饺嗣堑闹厥印K唤鲋苯佑跋旃庀舜、/容忍度,角向对准容忍度√的中继距离,而且对改善泵浦掺铒光纤放大器—琇闷止烫灏导体激光器—、半导体光放大裙馔ㄐ牌骷跋低车男阅苌希提高他们的性价比有着十分重要的意义。按照模式耦合理论到单模光纤的耦合,实质上是两者之间的模场匹配。如果用平端光纤直接与耦合,由于严重的相位和模场半径不匹配,耦合如何提高激光器和单模光纤之间的耦合效率’“,最近已经有了相关的报道。但是报道的技术中多是针对圆对称光束或近圆对称光束。但是对于像闷旨光器发出的激光来说,由于特殊的物理结构,使得激光光束具有高度的椭圆性。对于椭圆度高的激光光束和单模光纤耦合的报道不是很多。本文从理论上和实验上呈现了一个实用的耦合技术,即在没有使用分立球形光学元件的情况下将高度椭圆化的激光光束通过透镜光纤耦合到单模光纤中。本文研究的透镜光纤主要包括契形桩透镜光纤约白缎吻蛲妇倒庀恕K堑淖饔檬切拚す夤馐ㄇ昂痛光纤出来光束之间的相位失匹。本文给出了不同的情况下的耦合效率公式,主要包括不考虑倾角和偏移时的耦合效率,以及考虑了倾角和偏移时候的耦合效率。本论文在研究す馄饔肫跣沃妇倒庀笋詈系耐保=庵帜P屯乒悖进一步的研究了激光器和激光器与锥形球透镜光纤的耦合情况。并且通过实验,验证了这些模型的正确性。这方面的研究非常具有实用性。效率很低,仅%左右。因此有必要采用适当的耦合系统对模场进行变换。\/\\/、,,——!!!!
论文的第一章是序论,主要介绍了目前国内国际在这方面的研究情况,并且提出了相应的研究模型。论文的第二章,主要是理论模型的分析。首先从最简单的模型即激光器和平端光纤的耦合开始分析;接着对锥形球透镜光纤与激光器耦合进行分析;最后按相同的分析方法对契形柱透镜光纤和激光器耦合进行分析,并且分析各种容忍度和耦合效率的关系;论文的第三章是实验,包括两个实验:实验,第二个是す馄饔肫跣沃庀笋詈系氖笛椤T诿扛鍪笛榈暮竺娑加详尽的分析和总结。为了完善模型,在文章最后考虑了耦合中的菲涅耳反射情况以及闷旨す馄鞑ǔの榷ǖ那榭觥2⒍酝瓿傻墓ぷ鹘辛俗芙幔姨岢激光器耦合的研究,前面简单模型的理论和实验分析以及,激光器和锥形球透镜光纤耦合的理论和实验分析是为了更好的研究闷旨す第一个是用平端光纤代替,激光器与锥形球透镜光纤进行耦合的了值得进一步研究的方向。最后需要说明的是,由于文章的核心是对闷器耦合作铺垫的。浙江大学硕士学位论文
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第一章绪论闷旨す馄鞯挠τ眉盎驹§光纤通讯由于有低损耗,高容量,高传输速度,不受电磁波干扰,质量轻,保密性等优点,自年代以来便快速发展。而掺铒光纤放大器具有高增益,高输出光功率,宽光谱频宽,不受光信号性能与调变速率影响等特点,比起传统再生器,掺铒光纤放大器仅需要更换终端设备,具有系统升级容易,价格低廉等优点。从掺铒光纤放大器的吸收频谱中可以看到它有几个泵浦频带,而这些频带潞糜敫吖β实募す庠聪辔呛稀T谑笛榛肪持胁纛锕庀朔糯笃骺梢杂烧庑┘す庠来泵浦。但是,在实际中,一般用以及波长的激光来作为泵浦源。因为在这些波长段,激光二极管可以获得很高的泵浦能量。但是,在Φ募し⑻捎谖蘸苎现兀灾挥饬礁霾ǘ巫魑有潜力的泵浦源留了下来。闷旨す馄髂芟蛱厥獾墓庀俗⑷敫咔慷饶芰浚佣せ铑锢胱樱汛输中的光信号加以放大。以前使用基于铟镓砷磷闷旨す器,而这些设备在带宽和距离方面都受到了一定的限制。其它的业务提供商也迅速开始使用闷旨す馄鳎仁闷旨す馄骱芸齑邮谐∩。的放大作用是通过波段的信号光在掺铒光纤中传输与”离子相互作用产生的。在光与物质相互作用时,光可以被看作由光子组成的粒子柬,每个光子的能量为:其中:“离子所处的能量状态是不能连续取值的,它只能处在一系列分立的能量状态上,这些能量状态称为能级。当在掺铒光纤中传输的光子能量浙江大学硕士学位论文
与”离子的某两个能级之间的能量差相等时,。胱泳突嵊牍庾臃⑸嗷プ用,产生受激辐射和受激吸收效应。受激辐射是指离子与光子相互作用从高能级跃迁到低能级,发射出一个与激发光子完全相同的光子垂