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[实验报告] 半导体激光器与光纤的耦合

  • 简介:一 实验内容和目的 半导体激光器与光纤的耦合是光纤传感系统中重要的一环,本实验通过小透镜来实现光纤与半导体激光器的耦合,提高偶合效率。通过本实验来加深对光纤与光源耦合系统的理解和认识,并掌握实现半导体激光器LD与光纤耦合的原理和方法。 ...
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目录 一 实验内容和目的
二 实验原理
三 实验器材、器件和实验装置框图
四 实验过程
五 实验数据分析
六 实验结果及其影响因素
七 实验的需要改进的地方
一 实验内容和目的
半导体激光器与光纤的耦合是光纤传感系统中重要的一环,本实验通过小透镜来实现光纤与半导体激光器的耦合,提高偶合效率。通过本实验来加深对光纤与光源耦合系统的理解和认识,并掌握实现半导体激光器LD与光纤耦合的原理和方法。
二 实验原理
我们通过小透镜来实现半导体激光器与光纤的耦合,把激光器当成物(点光源),通过透镜成像于光纤内,根据光纤的集光性,当近似点光源(激光器的光窗)在透镜成像系统的1倍焦距和2倍焦距之间时,根据透镜成像特性,此时光纤的集光性很强.如图(1)所示:

S L l s
α β

半导体激光器 小透镜 光纤
图(1) 半导体激光器通过透镜与光纤的耦合原理图( S为近似点光源, s为点光源成的像)
实验中透镜直径D=3.19mm,焦距f=6.5mm,光纤数值孔径 NA=0.2,光纤芯径φ=62.5um,激光器降水平发散角θw=10°,垂直发散角θd=25°, 激光器的发光窗如图(2)所示:在实验中,我们把它近似的当成一个点光源(S)。
w=230um
d=1um

图(2) 半导体激光器的发光窗大小
设物距为L,像距为l,为了提高耦合效率(即使尽可能多的光功率通过透镜的耦合进入光纤),考虑边际条件,对于物(点光源)与透镜之间的几何关系应满足:
tgα= (D/2)/L≥tg(θd/2) (1)
这就从理论上使激光器发出的光都通过透镜.
理论上要使激光器发出的光经过透镜后全部进入光纤,则透镜与光纤之间的几何关系应满足......
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