光功率发射和耦合资料课件.pptVIP

  1. 1、本文档共50页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

第五讲光功率发射和耦合

本章内容光源-光纤的耦合光纤-光纤的耦合光纤的连接和光纤连接器

5.1光源至光纤的功率发射耦合效率:耦合进光纤的光功率(P)与光源发射的总功率(P)sF之比:那么,我们关心的问题是如何让耦合效率最高。

光源的辐射角分布B能够耦合入纤的光功率取决于光源的辐射角分布B的定义:单位发射面入射到单位立体角内的光功率B的单位:平方厘米、单位球面度的瓦特数(W/cm光源发射区域2·sr)

光源的输出方向图:面LED面发射LED近似为朗伯光源:各个方向等亮度IqqdA半功率光束角度:2q=120度

光源的输出方向图:边LED和LD二者在pn结平面的水平方向f=0和垂直方向f=p/2分别有不同的辐射角分布:式中T和L是垂直方向和水平方向的功率分布系数,一般边发光LED的L=1而LD的L100;T的值一般较大

例半导体激光器在水平方向上(f=0)的半功率光束角度为2q=10度。因此,根据可以得到:相反边LED的L=1,因此其水平半功率宽度为2q=120度。

功率耦合计算:面LED对于分布B(A,W)对称的光源,其中A和W分别为光源的面积ssss和发射立体角。光源-光纤的耦合功率由下式决定:

面发光LED的输出总功率

面发光LED的功率耦合—阶跃光纤发光半径r小于纤芯半径a时:对于阶跃光纤,其NA是常数,即NA与f和r无关,于是:s因此:

例LED有一个半径为35mm的圆形发射区,并且在给定的驱动电流下,朗伯辐射方向图的轴向发射强度为150W/(cm·sr)。2对于一根纤芯半径为50mm,NA=0.20的光纤,入纤功率为:如果纤芯半径为25mm,NA=0.20,入纤功率为:对于同一根光纤发光面积越大,耦合入纤的功率越多

面发光LED的功率耦合—梯度光纤渐变折射率光纤NA与q无关但与r有关。对于ra的情况,根据有:

考虑端面反射的功率耦合当端面存在反射时,对于垂直的光纤端面,耦合进光纤的功率由于光的反射将降低一个因子大小:R为光纤纤芯端面的菲涅尔反射系数,n和n分别为外部介质1和纤芯的折射率。

例一个折射率为3.6的GaAs光源耦合进折射率为1.48的石英光纤中,如果光纤端面和光源在物理上紧密相接,于是在光源和光纤头端的分界面上发生菲涅尔反射:这相当于17.4%的发射功率反射回光源,与这一R值相对应的耦合功率由下式给定:由反射造成的功率损耗为:

耦合入纤功率与工作波长无关一方面,纤芯半径为a的阶跃光纤中传播的模式数目为:另一方面,由一个特定工作波长的光源激励起来的每个模式平均携带的光功率为:于是,耦合入纤的功率总和不变:

稳态数值孔径LED发射的光耦合入多模光纤之后,由于非传播模式的能量衰减,将在开始的~50m存在注入模式达到稳态的过程。NAout非传播模式的损耗与轴心夹角大的模式不断损耗

5.2改善耦合的透镜结构透镜耦合一般用于光源发光面积小于纤芯面积的情况,其作用是:(1)扩大光源的发射面积,使之与纤芯区域匹配(2)改变光线的入射角,使之容易耦合入纤

非成像微球假设微球的折射率为2.0,曲率半径为R,像距无穷大。L它可使光源发射区域面积显著放大,其放大因子为M:在使用透镜的条件下,LED能够耦合进一个张角为2q的口径中的光功率P可以由下式计算:L

本章内容光源-光纤的耦合光纤-光纤的耦合光纤的连接和光纤连接器

5.3光纤与光纤的连接多模光纤的连接单模光纤的连接

多模光纤的连接假设所有模式功率均匀分布,光纤-光纤的功率耦合与两根光纤共有的模式数成正比。由此光纤-光纤的耦合效率为:其中M为发射光纤的模式数,M为两根光纤所共有的模E式数。因此,耦合损耗定义为:comm

多模光纤-多模光纤的两种连接情况发射光束充满接收光纤的数值孔径,因此接收光纤必须与发射光纤完全对准以减少损耗接收光纤的输入数值孔径大于发射光纤的稳态数值孔径,因此轻微的对准误差不会对连接损耗产生显著影响

机械对准误差由于纤芯尺寸细微,因此很难实现完全精确的机械对准。由此导致的机械对准误差将成为连接损耗的主要原因。机械损耗分为三种:(1)横向(轴向)误差(2)纵向误差(3)角度误差

横向误差—阶跃光纤阶跃光纤的数值孔径在端面上为常数,因而从一根光纤耦合进入另一根光纤的光功率正比于两根光纤公共的区域面积:进一步得到耦合效率:

横向误差—梯度光纤假设发射光纤的输入端面受到均匀照射,那么纤芯所接收的光功率是落入光纤的数值孔径以内的功率。光纤尾端面上某点r处的光功率密度为:r其中p(0)为光纤轴心上的功率密度。p(r)与光纤出射端面的总功率p的关系为:假设光纤折射率剖面为抛物线,可以得到P与p(0)的关系为:

横向误差—梯

文档评论(0)

113541236359 + 关注
官方认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

认证主体成都谚晨心动科技文化有限公司
IP属地四川
统一社会信用代码/组织机构代码
91510104MAD14BYH9L

1亿VIP精品文档

相关文档