基于激光直寫的光纖微透鏡與激光二極管耦合的研究.pdf

1、激光二極管具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，在光纖通信、生物醫(yī)學(xué)、激光泵浦、材料加工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在許多應(yīng)用場(chǎng)合都需要將激光二極管與光纖進(jìn)行耦合，然而激光二極管由于其發(fā)光面較寬，其出射光束為橢圓形模場(chǎng)，這與光纖的圓形模場(chǎng)不匹配，因此兩者直接的耦合效率很低。
　　為了提高激光二極管與光纖的耦合效率，一種常用的方法是在光纖端面上制作微透鏡，與激光二極管直接耦合。盡管目前已有如熔融拉伸法、化學(xué)蝕刻法、研磨拋光法等一些制作光纖微透鏡

2、的方法，但這些方法或多或少存在著制作過(guò)程復(fù)雜，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，加工成本高等缺點(diǎn)。因此本文提出激光直寫法制作光纖微透鏡，該方法能夠直接在光纖端面上打印出微透鏡，操作過(guò)程簡(jiǎn)單方便、快速、成本低、可重復(fù)性高。
　　本文采用激光直寫法制作出不同形狀的光纖微透鏡，并對(duì)它們的耦合效率進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試采用650nm波長(zhǎng)的激光二極管，其水平發(fā)散角為6.5°，垂直發(fā)散角為35°，橢圓光束的長(zhǎng)寬比為5。用該激光二極管與制作的光纖微透鏡進(jìn)行耦合，測(cè)試耦合效

3、率，實(shí)驗(yàn)中獲得的最高耦合效率為53.5％。
　　耦合效率與光纖微透鏡的形狀有關(guān)。將光纖微透鏡尖端的曲率半徑定義為其最小內(nèi)切圓的半徑，當(dāng)內(nèi)切圓的半徑為8.1μm時(shí)，具有最高的耦合效率。光纖微透鏡的高度與其曲率半徑成反比，耦合效率最高時(shí)，光纖微透鏡的高度為50μm，容差為+5/-0μm。
　　將光纖微透鏡頂點(diǎn)與激光二極管發(fā)光面之間的距離定義為光纖微透鏡的工作距離，則耦合效率與工作距離有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中獲得，當(dāng)工作距離為15.8μm時(shí)，