第四章-高斯光束和光纤耦合.pdf

第4章 高斯光束和光纤耦合 第4章 第1页 第4章 高斯光束和光纤耦合 引言引言 对于光纤端面的出射光 （辐射光场），将在自由空 间中传播，其远场为夫朗和 费区。 单模光纤其端面辐射光场可 以近似为高斯光束。对于光 纤端面的入射光纤端面的入射光 （（光耦合问光耦合问 题），可通常假定入射光为 高斯光束。 深入研究高斯光束的传输特性， 对于提高与光纤相关器件的光 耦合效率具有重要的意义。 第2页 第4章 高斯光束和光纤耦合 本章主要内容 4.1 高斯光束及其传输 4.2 光纤端面的辐射场 4.3 光纤的光功率发射和耦合 4.4 光纤与光纤的连接及其光功率损耗 第3页 第4章 高斯光束和光纤耦合 4.1 高斯光束及其传输 4 1 高斯光束及其传输 4.1.14.1.14.1.14.1.1 高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质 对于时谐场， ，其电磁传输特性遵 循亥姆霍兹方程循亥姆霍兹方程：： 满足上述方程的特解有满足上述方程的特解有 ：： (1)平面波； (2)球面波； (3)高斯光束[缓变振幅近似 （SVA）下的一个特解]。 第4页 第4章 高斯光束和光纤耦合 444444441111111111111111 高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质高斯光束的基本性质 在柱坐标系中设,高斯光束电场可写为： 高斯型高斯型函数数 在在z = 00处其振幅为处其振幅为 2 试求在任意位置z处的A (r; z)，其中w 为高斯光束的束腰，A 为高 0 0 斯光束的振幅常量斯光束的振幅常量。。 在缓变振幅近似条件下： ， 可得 直角坐标 柱坐标 第5页