当前位置：搜档网 › 单模光纤与多模光纤的耦合

单模光纤与多模光纤的耦合

% 单模光纤与多模光纤的耦合

clear all

format long

a1 = 52.5e-6; % 多模光纤半径a

a0 = 4.1e-6; %单模光纤半径

wl = 1550e-9; %波长lambda

n01 = 1.4544; n02 = 1.45; %单模光纤折射率

n1 = 1.4574; n2 = 1.4420; %多模光纤折射率

V0 = 2*pi*a0/wl*sqrt(n01^2-n02^2); %单模归一化频率

w = a0/sqrt(log(2)*(0.65+1.619*V0^-1.5+2.879*V0^-6)); %高斯光束半高宽

v = 1:50; %纤芯模序数

V = 2*pi*a1/wl*sqrt(n1^2-n2^2); %多模归一化频率

uv = (2*v-1/2)*pi/2;

wv = sqrt(V^2-uv.^2);

up = 2*(w/a1)^2*exp(-0.5*w^2/a1*uv.^2);

down1 = besselj(0,uv).^2 + besselj(1,uv).^2;

down2 = besselk(1,wv).^2./besselk(0,wv).^2;

down3 = besselj(0,uv).^2;

down = down1+(down2-1).*down3;

eta = real(up./down);

eta = 2*(w/a1)^2*exp(-0.5*w^2/a1*((2*v-1/2)*pi/2).^2)./ ...,

(besselj(0,((2*v-0.5)*pi/2)).^2 + besselj(1,((2*v-0.5)*pi/2)).^2+ ...,

(besselk(1,sqrt(V^2-((2*v-0.5)*pi/2).^2)).^2./besselk(0,sqrt(V^2-((2*v-0.5)*pi/2).^2)).^2 -1).* ...,

besselj(0,((2*v-0.5)*pi/2)).^2);

plot(v,eta,'*','markersize',5)

光纤跳线、尾纤、连接器、法兰盘、耦合器1

光纤主要分为两类：按光在光纤中的传输模式可将光纤分为单模光纤和多模光纤两种。单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。 l 多模光纤(MMF，Multi Mode Fiber)，纤芯较粗，可传多种模式的光。但其模间色散较大，且随传输距离的增加模间色散情况会逐渐加重。多模光纤的传输距离还与其传输速率、芯径、模式带宽有关，具体关系请参见表1-2。表1-2多模光纤规格表光纤模式传输速率（bit/s）芯径模式带宽（MHz*km）传输距离多模光纤千兆 62.5/125μm-< 275 m 50/125μm-< 550 m 10G 62.5/125μm 160< 26 m 200< 33 m 50/125μm 400< 66 m 500< 100 m 2000< 300 m l 单模光纤(SMF，Single Mode Fiber)，纤芯较细，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯。 2.光纤直径光纤直径一般采用纤芯直径/包层直径的表示方法，单位μm。例如：9/125μm表示光纤中心纤芯直径为9μm，光纤包层直径为125μm。 H3C低端系列以太网交换机推荐使用的光纤直径如下： l G.652常规单模光纤：9/125μm l 常规多模光纤：62.5/125μm l G.651多模光纤：50/125μm（多模VCSEL激光器选用） 1.2.6接口连接器类型接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。H3C低端系列以太网交换机支持的光模块所采用的光纤连接器有两种：SC连接器和LC连接器。 1. SC连接器 SC（Subscriber Connector Standard Connector，标准光纤连接器），外观图如图1-1所示。

多模光纤耦合

ZEMAX Users' Knowledge Base - https://www.sodocs.net/doc/bf9653175.html,/kb How to Model Coupling Into a Multi-Mode Fiber https://www.sodocs.net/doc/bf9653175.html,/kb/articles/141/1/How-to-Model-Coupling-Into-a-Multi-Mode-Fiber/Page1.html By Nam-Hyong Kim Published on 30 January 2007 This article demonstrates the use of the Geometrical Image Analysis feature to compute multi mode fiber coupling efficiency. The sample files can be downloaded from the last page of this article. Using Geometrical Image Analysis to Compute Multi-Mode Fiber Coupling Efficiency Coupling efficiency into multi-mode fiber can be calculated using the geometric image analysis feature. In order to use geometrical rays to model multi-mode fiber coupling, the fiber core diameter has to be at least 10 times larger than the wavelength, such that many transverse modes can be supported. If the fiber is multi-mode in the sense that two or three modes are supported, physical optics must be used. In this article, 'multi-mode' is taken to mean that there are so many modes supported that the fiber can be treated as a light-pipe. The geometric image analysis can generate the irradiance at any surface, from an extended source with specific size and shape at the object surface. In addition, it can filter out rays that have larger incident angle than a definable threshold, at the evaluating surface. Using the attached sample file, we will demonstrate how to use the geometric image analysis feature to calculate multi-mode fiber coupling efficiency. Open the included sample file from the last page of this article. This file models coupling to a multi mode fiber with 0.1mm core radius and NA of 0.2. For now, we will ignore the Fresnel (reflection) losses from air-glass interfaces, including the fiber.

导体激光器与单模光纤耦合效率的分析

导体激光器与单模光纤耦合效率的分析fH,w ` [ dx#i/Ka# 一、引言] 7% CL.2Q 随着光纤加工工艺和制造技术的日益提高，在光纤通讯与光纤传感中的传输损耗已经降低到了0.154dB/km的极限程度。而光源与光纤的耦合损耗问题越来越显得突出。在光纤通讯中，由于在多模光纤中各传输模的群延迟不同，所以限制了它的应用场合［1］；而在光纤传感中，多模光纤与光源的耦合相对单模光纤来说容易得多，但由于单模光纤具有较高的横向分辨力，在一些特殊的传感测试场合，还必须使用单模光纤［2］。所以，改善和提高半导体激光光源与单模光纤的耦合效率成为国内外研究的焦点。npT(iP`") 由于单模光纤的芯径只有多模光纤的十分之一，即5～10μm左右，加上激光器在垂直于结平面方向有较大的发散光束角，所以，简单的套筒式耦合无法获得较高的耦合效率［3］。况且，激光器与光纤轴线的对中容许误差只有1μm，增大了SLD-SMF光耦合的难度。为了减小SLD-SMF间的光耦合损耗，激光器的模场半径（光点尺寸）应与光纤的模场半径相互匹配起来，也就是说，使激光器的椭圆形模场转换为光纤的圆形模场，这可以通过在SLD-SMF间使用透镜来实现［4］。迄今为止，已有许多种用不同形状的透镜进行模式匹配的方法，如柱状透镜法、半球透镜法、四角锥形半椭圆透镜法、共焦透镜法及柱状透镜与自聚焦透镜组合法等［5，6］；也可以用一些特种加工技术，如通过拉伸被加热的光纤端头使其形成尖锥状或在研磨后熔融光纤的末梢以及用光刻技术［7～11］直接在光纤的端头处加工出各种形状的微透镜。2d"@g* 本文将对一些典型的SLD-SMF光耦合方式进行理论上的分析，并给出一些具有实用价值的数据。并从耦合效率与成本双重角度给出了适合于实际工程应用的几种耦合方式的优选率。2-v?T6<2 i*DP:$c 二、耦合特性的理论分析1 ]_!4{f 当单模光纤的归一化频率V在1.9≤V≤2.4范围内时，对在单模光纤内光能量分布采用高斯场近似，误差在1%以内。所以，采用高斯光束模场分布来分析计算和比较各种耦合方式的耦合效率及实用性是完全可行的。SLD-SMF直接耦合原理如图1所示。图中w0为单模光纤的模场半宽，其值在理论上在计算过程中相当烦琐，在工程实际中常由下式近似［12］：jS9 ,Z" (1) h,34JYq0 (z=0,w∥1=2μm) ^NXQ>Arg b>*'C3!LF 图3耦合效率与两轴相错角度和距离的关系'O(4mysc