在OpticStudio中仿真单模光纤耦合

这就是简单的高斯光束计算可以告诉我们的信息。此时的文件被保存为“after Gaussian optimization.zmx”。

使用单模光纤耦合计算

 对于模场分布为高斯型的光纤来说，单模光纤耦合计算（点击分析选项卡-光纤耦合-单模光纤耦合以调用）提供了更强大功能。它会进行两种计算：能量传输计算和模场匹配计算。系统效率（S）是光学系统入瞳接收到的能量除以光源产生的总能量，它同时考虑了系统渐晕和光学元件的透过率（如果考虑偏振的话）。

其中Fs(x,y)为光纤光源的振幅函数，并且分式分子部分的积分只考虑光学系统的入瞳，t(x,y)是光学元件的振幅传输效率函数。如果选中“考虑偏振”，传输效率将受元件的提散射和表面镀膜的影响。

光学系统的像差引入的相位差也会影响耦合效率。当耦合光的波前的模场与接收光纤的模场在所有点完美重合时，系统的耦合效率是最高的。从数学上，光纤和波前的振幅可以用归一化的重积分来定义：

其中Fr(x,y)是描述接收光纤的复振幅的函数，W(x,y)是描述光学系统出瞳上的复振幅的函数，符号`表示复数共轭。注意这些函数时复值的，因此这是一个相干的重叠积分。

T的最大值为1.0，它会因光纤的振幅和相位与波前的振幅和相位不匹配而下降。

 OpticStudio会计算S和T的数值。总的能量耦合效率是这两个数的乘积。理论上的最大耦合效率也会被计算，这一数值在考虑所有渐晕，透过率和其他振幅不匹配的情况下，忽略了像差对耦合效率的影响。

在这一计算中，光源光纤和接收光纤的模场用他们的高斯数值孔径来定义，其中高斯数值孔径的定义为物方或像方表面折射率n乘以1/e2能量半角的正弦。这个角度可以用两种方法来计算：

从高斯光计算的发散角中，使用模场直径来定义光束束腰（如前例所述）。

从康宁提供的1%能量数值孔径数据中，计算1/e2能量点。

光源和接收光纤的合理的数值孔径为0.09，所以计算的参数设置如下所示：

其分析结果为：

我们可以使用操作数FICL来对耦合效率进行优化：