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高功率半导体激光器与多模光纤耦合的研究

作　者: 路晓伟
导　师: 高欣
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 准直系统整形系统聚焦系统多模光纤非球面处理
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

由于当今光纤通讯等对半导体激光器与多模光纤耦合需求的提高,本论文针对上述情况分别对单管半导体激光器和多模光纤耦合以及半导体激光器阵列和多模光纤耦合分别进行了设计,为了减少直接进行阵列耦合设计的复杂程度,先对单管激光器和光纤耦合进行设计。可将阵列耦合系统分成准直系统,整形系统和聚焦系统,并对各系统选型进行了分析和研究.通过物理和数学模型,对各系统具体参数进行了理论计算。又通过Matlab和Zemax软件进行实际模拟,并与理论结果进行比对。论文中所使用的半导体激光器波长为980nm,发散角为36°×10°,发光面大小为1μ m*150μ m。半导体激光器阵列的单元间距为0.5mm,单元数为19个。多模光纤芯径为0.2mm,数值孔径为0.22。对于单管半导体激光器和多模光纤之间的耦合,通过加入柱透镜和球形端面光纤,以及对各面加镀增透膜,最后可以使效率达到97%。对于半导体激光器阵列和多模光纤耦合,采用准直系统,整形系统和聚焦系统。其中准直系统选用平-凸快轴准直镜(对凸面进行非球面处理)和平-凸慢轴阵列准直镜；整形系统中则选用堆叠直角棱镜组；聚焦系统在三片式透镜基础上,加入了平-凸慢轴准直镜。最后实际模拟数据达到94%的效率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-11
  1.1 课题目的及其意义  7-8
  1.2 课题国内外研究发展概况  8-9
  1.3 主要研究内容  9-11
第二章半导体激光器与多模光纤耦合基础  11-30
  2.1 半导体激光器特性  11-14
  2.2 光纤特性  14-16
  2.3 相关几何光学理论  16-23
  2.4 耦合特性分析以及常见耦合技术  23-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章单管半导体激光器与多模光纤耦合系统设计和研究  30-36
  3.1 单管耦合系统总体设计  30
  3.2 柱透镜系统理论计算  30-32
  3.3 球形端面光纤系统理论计算  32-33
  3.4 单管耦合系统的模拟  33
  3.5 单管耦合系统分析  33-35
  3.6 本章小结  35-36
第四章半导体激光器阵列与多模光纤耦合系统的器件设计和选型  36-44
  4.1 阵列耦合系统的总体设计  36
  4.2 光束准直系统  36-38
  4.3 光束整形系统  38-42
  4.4 光束聚焦系统  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章半导体激光器阵列与多模光纤耦合系统的光学设计和仿真  44-58
  5.1 准直系统光学设计  44-50
  5.2 整形系统光学设计  50-53
  5.3 聚焦系统光学设计  53-56
  5.4 耦合系统分析  56-57
  5.5 本章小结  57-58
总结  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-61
硕士期间发表论文  61

高功率半导体激光器与多模光纤耦合的研究

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