一種具有防燒蝕功能半導體激光-光纖耦合器的研制.pdf

1、光纖自從面世以來便被認為是光波導中最具競爭力的介質(zhì)。而半導體激光器(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)點在光通信行業(yè)獲得了廣泛的應用。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30°-40°，所以在和光纖進行耦合時經(jīng)常要對LD的光束進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系統(tǒng)對LD光束整形是容易實現(xiàn)且價格低廉的方法。但是，隨著大功率LD的研制成功和推廣，LD對光纖的燒蝕問題日

2、見突出，目前對防燒蝕問題的研究很少，而且大多集中在軍事方面的研究，因此對大功率LD對光纖的燒蝕問題進行研究具有現(xiàn)實意義。 本論文在深入研究了各種耦合方法及其應用條件的基礎(chǔ)上，主要進行了以下幾項工作： 1.比較詳細的分析了LD輸出光場的特點和單模、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、成熟且易于實現(xiàn)。 3.針對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)試困難，以及由于大功率LD的應用而產(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LD輸出光束進行準直整形；用大直徑球端面光纖對準直后的光束進行聚焦，直接實現(xiàn)和光纖耦合，來代替聚焦透鏡和光纖耦合的

4、環(huán)節(jié)，其中的大直徑球端面光纖由標準多模光纖和大芯徑光纖熔接燒球而成。 4.設(shè)計了一種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)，實驗證明該裝置能大大減小耦合系統(tǒng)調(diào)節(jié)的難度，并且對裝置的加工精度要求不是特別高。 5.對3中提出的新耦合系統(tǒng)進行了實驗研究。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熔接機來制作球透鏡光纖的工藝穩(wěn)定。對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