光纖耦合原理

當激光束從單模光纖出射，它會形成一個錐形發(fā)散，就需要使用準直透鏡產(chǎn)生準直光束輸出。相反的，如果要把光束耦合進單模光纖，也必須借助一個聚焦透鏡生成類似的錐形光。根據(jù)光纖的特性，fc高功率能量光纖，光強Zuii-大的Zuii理-想的光錐的幾何結(jié)構(gòu)是固定的。因此要達到理想的耦合效率，入射光束必須與理想光錐Zuii大化重合。在(X;Y; Z)的坐標系中，亳州光纖，其中z軸就相當于光纖的光軸，光錐的重疊將由六個自由度進行表示：

光錐的收斂角

束腰在Z軸向上的位置量

束腰在X，Y軸向上的位置量

光錐在X，Y軸向上的旋轉(zhuǎn)量

收斂角是由光束直徑與聚焦透鏡的焦距決定的，束腰在Z軸向上的位置可通過改變光纖纖芯頭與透鏡距離來解決。圖1d描述了這兩個自由度誤差。

為了控制其余四個自由度，我們需要一個特殊的光纖座用來傾斜，mtp光纖配線架，翻轉(zhuǎn)，移動光纖頭。透鏡和光纖架必須固定其一，改變?nèi)肷涔馐奈恢煤徒嵌龋ㄈ鐖D1b和1c）。不管怎樣，必須保證亞微米精度，也就是說需要高精度機械鏡架與光纖調(diào)整架。此外，這些組件必須具有高度的穩(wěn)定性，以減小熱膨脹造成的漂移與耦合效率下降。

雙包層光纖激光器采用具有雙包層結(jié)構(gòu)的摻雜光纖作為工作介質(zhì)。泵浦光在多模內(nèi)包層中傳輸，內(nèi)包層具有大的數(shù)值孔徑和橫向尺寸，就使得采用多模LD陣列作為泵浦源成為可能。隨著泵浦光在光纖中傳輸，纖芯中的摻雜介質(zhì)吸收能量產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生受激躍遷，在光反饋的作用下產(chǎn)生激光振蕩。

雙包層光纖激光器以其高輸出功率、低閾值、高1效率、窄線寬和可調(diào)諧等顯著優(yōu)勢，越來越受到人們的青睞。

雙包層光纖是一種特殊結(jié)構(gòu)的光纖，是雙包層光纖激光器的核心。

雙包層摻雜光纖由纖芯、內(nèi)包層、外包層和保護層四個層次組成。內(nèi)包層的作用：一是包繞纖芯，將激光輻射限制在纖芯內(nèi)；二是將泵浦光耦合到內(nèi)包層，使之在內(nèi)包層和外包層之間來回反射，多次穿過單模纖芯被其吸收。在雙包層結(jié)構(gòu)中，泵浦光的吸收率和內(nèi)包層的幾何形狀和纖芯在包層結(jié)構(gòu)中的位置有關(guān)。

紅外光纖——傳遞波長為2～4μm中紅外波段內(nèi)的光信號或光信量的光纖。在寬波段內(nèi)色散很低對輻射的敏感性亦很低?？捎糜诔L距離無中繼。超大容量的通信系統(tǒng)、抗輻射通信系統(tǒng)、紅外光纖傳感器和非線性光學(xué)元件、紅外能量傳輸線等。紅外光纖束可用于各種紅外光源、內(nèi)窺鏡、編碼器及光纖面板等方面。

塑料光纖——纖芯為高折射率、包層為低折射率的透明塑料制成的光纖。直徑為數(shù)十微米至數(shù)毫米。與玻璃光纖相比，重量輕、韌性好、成本低、工藝簡便；在遠紅外和紫外波段比光學(xué)玻璃的透過率大50%，在可見光和近紅外波段的透過性能接近光學(xué)玻璃，能量光纖，一般塑料光纖的損耗為100～200dB/km。與發(fā)光二極管配合使用，可用于傳輸距離120m以內(nèi)低速率的光通信系統(tǒng)。還可以制成傳光束使用。制造材料主要有聚ben乙烯，聚甲1基丙烯酸酯、聚碳酸脂等幾類。