半导体激光器与光纤耦合的理论设计

半导体激光器与光纤耦合的理论设计

摘      要

半导体激光光纤耦合技术作为关键技术，日益受到人们广泛关注。本论文主要研究了半导体激光器与单模光纤的耦合的理论模型设计以及半导体激光器与光纤的耦合特性。首先综述了半导体激光器的发展历史和现状，以及不同的半导体激光器光纤耦合方式。粗略的提到了各种方案的结构差异和优缺点。其次，从理论上分析了半导体激光器的光束特性、光纤的传输特性以及半导体激光器与光纤耦合的耦合特性和影响耦合效率的各类因素。最后设计出半导体激光器与锥端微透镜单模光纤的耦合理论模型，并利用计算机进行数值计算。探讨了微透镜曲率半径以及工作距离对耦合效率的影响。

关键词：半导体激光器；单模光纤；锥端微透镜；耦合效率；耦合特性

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第一章     绪论 1

1.1  半导体激光器的发展历史 1

1.2  半导体激光器的应用 2

1.3  半导体激光器与光纤耦合的目的与意义 2

1.4  半导体激光器与光纤耦合的方式 3

1.4.1  激光光纤直接耦合 3

1.4.2  单球透镜耦合 3

1.4.3  组合透镜组合耦合 3

1.4.4  光纤微透镜耦合 4

第二章     半导体激光器光束特性与光纤的传输特性 5

2.1   半导体激光器光束特性 5

2.2   光纤传输特性 6

2.2.1  衰减 7

2.2.2  色散 7

第三章     半导体激光器与光纤耦合特性分析 8

3.1   激光与光纤机械对准对耦合效率的影响 8

3.2   光纤本身特性对耦合效率的影响 9

第四章     耦合系统的理论设计 10

4.1   耦合系统设计 10

4.2   系统耦合效率的计算 11

4.3   模型理论分析 12

第五章     结论 15

致谢 16

参考文献 17