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980nm泵浦激光器及其它半导体激光器和透镜光纤耦合的研究

赵发英  
【摘要】: 随着高速度大容量光纤通信和光电子器件的迅猛发展,半导体激光器(LD) 与单模光纤(SMF)的高效耦合日益受到人们的重视。它不仅直接影响光纤传输 的中继距离,而且对改善LD泵浦掺铒光纤放大器(LDP-EDFA),LD泵浦固体半 导体激光器(LDP-SSL)、半导体光放大(SLA)等光通信器件及系统的性能上,在 提高他们的性价比有着十分重要的意义。 按照模式耦合理论1,2,3,LD到单模光纤的耦合,实质上是两者之间的模场匹 配。如果用平端光纤直接与LD耦合,由于严重的相位和模场半径不匹配,耦合 效率很低,仅10%左右。因此有必要采用适当的耦合系统对LD模场进行变换。 如何提高激光器和单模光纤之间的耦合效率4,5,6,,最近已经有了相关的报道。但 是报道的技术中多是针对圆对称光束或近圆对称光束。但是对于像980nm泵浦激 光器发出的激光来说,由于特殊的物理结构,使得激光光束具有高度的椭圆性。 对于椭圆度高的激光光束和单模光纤耦合的报道不是很多。本文从理论上和实验 上呈现了一个实用的耦合技术,即在没有使用分立球形光学元件的情况下将高度 椭圆化的激光光束通过透镜光纤耦合到单模光纤中。本文研究的透镜光纤主要包 括契形柱透镜光纤7以及锥形球透镜光纤。它们的作用是修正激光光束波前和从 光纤出来光束之间的相位失匹。本文给出了不同的情况下的耦合效率公式,主要 包括不考虑倾角和偏移时的耦合效率,以及考虑了倾角和偏移时候的耦合效率。 本论文在研究980nm激光器与契形柱透镜光纤耦合的同时,为将这种模型推广, 进一步的研究了1310nm激光器和1550nm激光器与锥形球透镜光纤的耦合情况。 并且通过实验,验证了这些模型的正确性。这方面的研究非常具有实用性。 浙江大学硕上学位论义 论文的第一章是序论,主要介绍了目前国内国际在这方面的研究情况,并且 提出了相应的研究模型。论文的第二章,主要是理论模型的分析。首先从最简单 的模型即激光器和平端光纤的耦合开始分析;接着对锥形球透镜光纤与激光器耦 合进行分析;最后按相同的分析方法对契形柱透镜光纤和激光器耦合进行分析, 并且分析各种容忍度和耦合效率的关系;论文的第三章是实验,包括两个实验: 第一个是用平端光纤代替1310urn,1550urn激光器与锥形球透镜光纤进行耦合的 实验,第_二个是980urn激光器与契形柱光纤耦合的实验。在每个实验的后面都有 详尽的分析和总结。为了完善模型,在文章最后考虑了耦合中的菲涅耳反射情况 以及980urn泵浦激光器波长稳定的情况。并对完成的工作进行了总结,而且提出 了值得进一步研究的方向。最后需要说明的是,由于文章的核心是对980。m泵浦 激光器耦合的研究,前面简单模型的理论和实验分析以及1310urn,1550urn激光 器和锥形球透镜光纤耦合的理论和实验分析是为了更好的研究980urn泵浦激光 器耦合作铀垫的。


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