基于ZEMAX的多模光纤到单模光纤耦合系统的研究.pdf

A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering A Researchof the Multi-mode Fiber Coupling to Single-mode Fiber System Based on ZEMAX Software Candidate : Wu Xing Major : Optical Engineering Supervisor : Ming Huazhong University of Science & Technology Wuhan 430074, P. R. China May, 2014 万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索, 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□, 在年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年月日日期: 年月日本论文属于万方数据华中科技大学硕士学位论文 I 摘要光纤激光器作为第三代激光器具有功率高、体积小、可靠性强、光束质量好等优良特性,随着包层泵浦技术和紫外光纤光栅写入的快速发展,可见光更广泛的应用在数据存储,生物学领域和大规模显示技术等领域,因此开发和研究可见光光纤激光器具有及其深远的意义,可见光光纤激光器的研究难点在于作为泵浦用的半导体激光器尾纤与特种光纤的耦合。本论文基于光学设计软件ZEMAX的序列模式,通过对系统中耦合、损耗等进行研究和分析,同时在对各种耦合方案进行理论分析、耦合仿真之后,提出了最终用组合透镜耦合方法来完成多模光纤到单模光纤耦合系统,%。本论文可以分为四个部分。第一章,介绍多模光纤到单模光纤耦合系统的应用, 以及目前国内外多模光纤到单模光纤耦合的发展概况。第二章,提出了四种耦合方案, 通过对输入光纤和输出光纤的结构和特性进行分析,然后对耦合系统的耦合效率和损耗进行分析,提出使用自聚焦透镜来压缩光束束腰半径,并且利用球透镜来压缩发散角,这一组合透镜的耦合方法来进行多模光纤到单模光纤系统的耦合,待耦合光束通过这样的耦合系统,能够有效提高多模光纤到单模光纤耦合系统的耦合效率。第三章, 对多模光纤和单模光纤进行能量仿真分析,对第二章提到的三种耦合方法,用ZEMAX 光学设计软件进行仿真耦合。第四章,在做了理论分析和仿真模拟之后,搭建实验平台,用实验验证理论,并且对实验结果进行了细致的分析。关键词:多模光纤单模光纤 ZEMAX软件自聚焦透镜球透镜万方数据华中科技大学硕士学位论文 II Abstract Fiber laser as the third generation of laser, hasfeaturessuch as highpower, small volume, high reliability, good beam quality. Sincecladding pump technology and the rapid development of optical fiber grating written, uv visible light is more widely used in data storage, biology and large-scale display technology , and other fields. Therefore the development and study of optical fiber laser and its far-reaching significance, the research of optical fiber laser is difficult as the pump with semicond