一種實現(xiàn)半導體激光器和多模光纖耦合的實用化技術(shù)研究.pdf

1、半導體激光器(以下簡稱LD)具有體積小、重量輕、壽命長、電光轉(zhuǎn)換效率高、可直接調(diào)制等優(yōu)點，目前在信息、能源、醫(yī)療、材料、娛樂等諸多領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用，材料和器件的水平也有了長足的進展。但是它的光波導存在較強的不對稱性，垂直于結(jié)平面和平行于結(jié)平面的發(fā)散角差異很大，直接限制了它在許多方面的應(yīng)用，并且影響了它與光纖(束)耦合時的耦合效率。LD和光纖耦合問題的研究受到國內(nèi)外的關(guān)注，成為一個重要的研究課題。 LD與光纖的耦合，按

2、照LD與光纖之間是否存在光學元件，耦合方式可分為兩種，即直接耦合與間接耦合。針對不同型號的LD和不同芯徑的光纖，可選用合適的耦合方式。 本論文在深入研究了各種耦合方法及其應(yīng)用條件的基礎(chǔ)上，主要進行了以下幾項工作： 1.詳細的分析了半導體激光器輸出光場的特點和光纖中傳輸光的特點，闡述了半導體激光器的輸出光和光纖耦合的理論模型，分別介紹了光線耦合理論和模式耦合理論。 2.把LD和光纖的耦合系統(tǒng)，分成微透鏡光纖耦合系統(tǒng)

3、和分立式透鏡耦合系統(tǒng)分別進行了分析。其中著重分析了微透鏡光纖耦合系統(tǒng)中比較常用的微透鏡光纖端面的結(jié)構(gòu)及其耦合特性。并介紹了制作微透鏡光纖端面的工藝。從工藝和耦合效率兩方面考慮，球透鏡光纖的制作工藝簡單、成熟且易于實現(xiàn)。 3.針對由柱透鏡和聚焦透鏡組成的組合透鏡耦合系統(tǒng)中存在的封裝和調(diào)試困難等問題，提出了一種新的耦合方案：用一段直徑為600μm的裸石英光纖代替柱透鏡，對半導體激光器輸出光束進行準直整形；用球透鏡光纖對準直后的光束進

4、行聚焦，直接實現(xiàn)和光纖耦合，來代替聚焦透鏡和光纖耦合的環(huán)節(jié)。 4.對3中提出的新的耦合系統(tǒng)即由柱透鏡光纖和球透鏡光纖組成的耦合系統(tǒng)，進行了實驗研究。首先測量了制作出的球透鏡光纖的尺寸，分析得出用光纖自動熔接機來制作球透鏡光纖的工藝穩(wěn)定，可滿足耦合的需要。對由柱透鏡光纖和球透鏡光纖組成的耦合系統(tǒng)的耦合效果進行了實驗分析，結(jié)果表明：采用該方法時系統(tǒng)的耦合效率在80.O％左右，同時大大降低了使用柱透鏡和聚焦透鏡的組合透鏡耦合系統(tǒng)時存在