一種具有防燒蝕功能半導(dǎo)體激光-光纖耦合器的研制.pdf

1、光纖自從面世以來便被認(rèn)為是光波導(dǎo)中最具競爭力的介質(zhì)。而半導(dǎo)體激光器(LD)一經(jīng)面世便以其質(zhì)量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)在光通信行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。由于半單體激光器發(fā)光區(qū)很小，其發(fā)散角很大，快軸方向可達(dá)30°-40°，所以在和光纖進(jìn)行耦合時(shí)經(jīng)常要對(duì)LD的光束進(jìn)行整形來改善光束質(zhì)量，用微型柱透鏡(例如大芯徑光纖)和球端面光纖組成的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)LD光束整形是容易實(shí)現(xiàn)且價(jià)格低廉的方法。但是，隨著大功率LD的研制成功和推廣，LD對(duì)光纖的燒蝕問題日

2、見突出，目前對(duì)防燒蝕問題的研究很少，而且大多集中在軍事方面的研究，因此對(duì)大功率LD對(duì)光纖的燒蝕問題進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 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(jìn)行了以下幾項(xiàng)工作： 1.比較詳細(xì)的分析了LD輸出光場的特點(diǎn)和單模、多模光纖傳輸光的基本理論，闡述了LD和光纖耦合的理論模型。 2.把LD和光纖的耦合系統(tǒng)分成直接耦合系統(tǒng)和間接耦合系統(tǒng)分別進(jìn)行討論，分析了常用的微透鏡光纖端面的結(jié)構(gòu)及耦合特

3、性，并就其現(xiàn)有的耦合裝置進(jìn)行了介紹和分析。從工藝和耦合效率兩方面考慮，球透鏡光纖的耦合效率高、制作工藝簡單、成熟且易于實(shí)現(xiàn)。 3.針對(duì)由柱透鏡和球端面光纖組成的組合透鏡耦合系統(tǒng)中存在的封裝和調(diào)試?yán)щy，以及由于大功率LD的應(yīng)用而產(chǎn)生的耦合界面的燒蝕問題，提出了以下解決方案：用一段直徑為400μm的裸石英光纖代替柱透鏡對(duì)LD輸出光束進(jìn)行準(zhǔn)直整形；用大直徑球端面光纖對(duì)準(zhǔn)直后的光束進(jìn)行聚焦，直接實(shí)現(xiàn)和光纖耦合，來代替聚焦透鏡和光纖耦合的

4、環(huán)節(jié)，其中的大直徑球端面光纖由標(biāo)準(zhǔn)多模光纖和大芯徑光纖熔接燒球而成。 4.設(shè)計(jì)了一種LD和球端面光纖的耦合裝置。該裝置將傳統(tǒng)的五維調(diào)節(jié)模式分解為二維和三維的調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)證明該裝置能大大減小耦合系統(tǒng)調(diào)節(jié)的難度，并且對(duì)裝置的加工精度要求不是特別高。 5.對(duì)3中提出的新耦合系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。首先測量了球端面光纖的球透鏡參數(shù)，分析得出用光纖自動(dòng)熔接機(jī)來制作球透鏡光纖的工藝穩(wěn)定。對(duì)由柱透鏡光纖和大芯徑球端面光纖組成的耦合系統(tǒng)的耦合