簡介 tLD~ >:F,-cx< 本文討論了如何使用FRED對球
透鏡封裝的
半導(dǎo)體激光二極管耦合到單模
光纖進(jìn)行準(zhǔn)確的建模,這是在光纖通信領(lǐng)域很常見的一個(gè)
光學(xué)系統(tǒng)。該模型演示了FRED傳播相干光場的能力、它的精確激光二極管束(Laser Diode Beam)
光源模型以及準(zhǔn)確的計(jì)算光纖耦合效率。
UTDcX * MSBjH| 模型 9^ >M>f" ]g;^w?9h 在FRED模型中使用的半導(dǎo)體激光二極管是Mitsubishi(三菱) ML725C8F,這是一個(gè)InGaAsP / InP多
量子阱(MQW)
激光器,工作波長是1310nm。Mitsubishi光源說明書定義了輸出光束的在x和y方向的發(fā)散角分別是25和30度(遠(yuǎn)場功率分布的全1/e寬度)。沒有提及在x和y焦點(diǎn)位置的任何偏移,所以我們假定它們和光源處的分布是一致的。
)|w*/JK\Z lX98"} 我們在FRED中使用激光二極管束光源類型對激光二極管光源建模,以及設(shè)置光源產(chǎn)生相干輸出。
{J,6iP{>ZN 圖1. 激光二極管光源編輯
-,~;qSs f{y] 注意到在激光二極管光束光源的設(shè)置里面,發(fā)散角由功率的1/e2標(biāo)準(zhǔn)定義。這就要求制造商提供的發(fā)散角要乘以一個(gè)開方因子。
<`R|a * 圖2. 球透鏡封裝的激光二極管耦合到光纖系統(tǒng)原理圖(側(cè)視圖)
~Na=+}.q_ 直徑為1.5mm的球透鏡是Mitsubishi激光二極管集成的一部分,它的位置在距離激光二極管發(fā)射表面1.88mm處。
x],8yR)R ]Q6+e(:~ZH 在FRED中使用球形元件基元,就可以創(chuàng)建該透鏡。為方便起見,全局坐標(biāo)原點(diǎn)選在球透鏡的輸出表面與光軸的交點(diǎn)處。
3[0w+{(Q 圖3. 全局坐標(biāo)原點(diǎn)的定義
May&@x/oMS w=f0*$ue+w 值得注意的是,我們使用了FRED的N-BK7模型來定義球透鏡的材料,在1310nm波長處折射率大小是1.5036。
V I6\ S5i+vUI8C 模型中使用的單模光纖(SMF)位于距離全局坐標(biāo)原點(diǎn)1.9mm處,它的結(jié)構(gòu)(由下圖定義)基于單模光纖的典型值。光纖纖心的半徑是5μm,且由直徑為125μm包層包裹著。纖心和包層的折射率大小分別是1.465和1.47,它們之間的折射率差為0.36%。
`9.dgV 圖4. 單模光纖示意圖
t*{,Gk [096CK 模型中還包含了一個(gè)吸收涂敷層,或者是夾層,覆蓋在光纖表面。
IFiTTIlT0 <jbj/Q )" 在FRED中定義的光纖是一個(gè)組件,它包含了多個(gè)元件基元:一個(gè)圓柱體用于纖芯、光管用于包層和涂敷層。
cu[!D}tVU NTqo`VWe +"]oc{W! X'cf&>h 注意到“Fiber Cladding”管道的內(nèi)壁恰好與“Fiber Core”圓柱體的外壁是重合的。為了正確的建模,用戶需要手動的設(shè)置包層管道的內(nèi)壁為不可追跡(Never Traceable)。不這樣做的話將會導(dǎo)致光線追跡錯(cuò)誤,因?yàn)閮蓚(gè)表面放置在空間里完全一樣的位置,而且它們具有兩個(gè)不同的材料設(shè)置。對于“Fiber Coating”的內(nèi)壁需要同樣的設(shè)置。
j((hqJr _h0- JXpoCCe n!GWqle 在這一模型中光纖涂層認(rèn)為是吸收的,且擁有停止所有(Halt All)光線追跡控制。所有其它的表面是不加涂層的。
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