大功率半导体激光器透镜光纤耦合效率合束器论文

大功率半导体激光器高效耦合技术研究【摘要】大功率半导体激光器与光纤耦合,应用于越来越多的领域,比如光纤通信系统中的光源和光纤放大器的泵浦源；医疗方面的激光手术；材料加工方面的焊接和热处理等等。大功率LD与透镜光纤距离z、位移误差以及角度误差是影响耦合效率的重要因素,本文针对这三种因素,设计了一个软件,用于仿真和设计大功率LD与透镜光纤耦合系统。仿真软件能够仿真大功率半导体激光器与三种透镜光纤——锥形透镜光纤、球形透镜光纤、柱状楔形透镜光纤耦合。仿真软件大大减小了因直接加工引起的材料损耗。分别对三种耦合系统进行建模,分析它们的模场分布、匹配等问题,得出耦合效率与大功率LD和透镜光纤距离z,其次在最优z的条件下,分析x,y方向上的位移误差、角度误差对耦合效率的影响。仿真软件是由VB和MATLAB混合编程而成。VB在用户界面设计和快速开发等方面具有独特的优势,但在处理复杂数据信息方面不具有优势；MATLAB是集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的、功能强大、操作简单的语言。本文使用MATLAB对所建模型进行编程仿真,使用VB设计用户界面,采用ActiveX自动化(OLE自动化)的方法,实现VB与MATLAB自动化连接。...更多还原【Abstract】Thedevelopmentfieldsofhigh-powersemiconductorlasersarewiderandwider,suchasthelightsourcesandpumpingsourcesofopticalfiberamplifiesinopticalfibercommunicationsystems,lasersurgeryoperationinmedicine,laserweldingandheatprocessinginmaterialsmechanicalprocessandsoon.Thedistancezlighttransfers,displacementoffsetandangleoffsetarecrucialfactors.SowedesignakindofsimulationsoftwaretosimulatethecouplebetweenLDandlensedfiber.Thesimula...更多还原【关键词】大功率半导体激光器；透镜光纤；耦合效率；合束器；【Keywords】high-powersemiconductorlaser；lensedfiber；couplingefficiency；combiner；摘要4-6ABSTRACT6-7第1章绪论11-201.1引言111.2大功率半导体激光器与透镜光纤耦合仿真的意义11-121.3大功率半导体激光器与透镜光纤耦合的研究目的12-141.4合束器的研究14-191.4.1合束器的研究目的和意义14-151.4.2国内发展情况15-181.4.3国外发展情况18-191.5本文主要研究内容19-20第2章大功率LD与透镜光纤的耦合研究20-292.1大功率半导体激光器与光纤本征模的模场分析20-222.2建模22-282.2.1大功率LD和球形透镜光纤耦合的建模22-242.2.2大功率LD和锥形透镜光纤耦合的建模24-262.2.3大功率LD和柱状楔形透镜光纤耦合的建模26-282.3小结28-29第3章大功率LD与透镜光纤耦合的仿真器设计29-413.1VB和MATLAB29-313.2登录界面的设计31-323.3仿真界面的设计32-393.3.1锥形透镜光纤仿真界面的设计34-373.3.2球形透镜光纤仿真界面的设计37-383.3.3柱状楔形透镜光纤仿真界面的设计38-393.4仿真设计遇到的关键问题及其解决方案39-403.5小结40-41第4章耦合仿真软件的测试运行41-534.1锥形透镜光纤耦合仿真软件的测试41-444.1.1锥形透镜光纤耦合效率受z变化的影响41-434.1.2锥形透镜光纤耦合效率受位移误差的影响43-444.1.3锥形透镜光纤耦合效率受角度误差的影响444.2球形透镜光纤仿真器的验证44-484.2.1球形透镜光纤耦合效率受z变化的影响45-464.2.2球形透镜光纤耦合效率受位移误差的影响46-474.2.3球形透镜光纤耦合效率受角度误差的影响47-484.3柱状楔形透镜光纤仿真器的验证48-524.3.1柱状楔形透镜光纤耦合效率受z变化的影响48-504.3.2柱状楔形透镜光纤耦合效率受位移误差的影响50-514.3.3柱状楔形透镜光纤耦合效率受角度误差的影响51-524.4小结52-53第5章合束器的实验研究53-615.1合束器的理论基础53-545.2实验概况54-585.2.1实验平台545.2.2处理光纤54-555.2.3拉锥过程55-565.2.4光纤的熔接56-585.3实验结果58-595.4小结59-61第6章结论61-62参考文献