简介:本文讨论了如何使用FRED对球
透镜封装的
半导体激光二极管耦合到单模
光纤进行准确的建模,这是在光纤通信领域很常见的一个
光学系统。该模型演示了FRED传播相干光场的能力、它的精确激光二极管束(Laser Diode Beam)
光源模型以及准确的计算光纤耦合效率。
&xgZFSq 模型
j(&GVy^;? w(/7Jt$ 在FRED模型中使用的半导体激光二极管是Mitsubishi(三菱) ML725C8F,这是一个InGaAsP / InP多量子阱(MQW)
激光器,工作波长是1310nm。Mitsubishi光源说明书定义了输出光束的在x和y方向的发散角分别是25和30度(远场功率分布的全1/e宽度)。没有提及在x和y焦点位置的任何偏移,所以我们假定它们和光源处的分布是一致的。
9`&?hi49nK ol50d73B 我们在FRED中使用激光二极管束光源类型对激光二极管光源建模,以及设置光源产生相干输出。
w_\nB}_ iA]DE`S 图1. 激光二极管光源编辑
VXiui'/( 注意到在激光二极管光束光源的设置里面,发散角由功率的1/e2标准定义。这就要求制造商提供的发散角要乘以一个开方因子。
[9LxhPi [Uswf3 图2. 球透镜封装的激光二极管耦合到光纤系统原理图(侧视图)
`4_c0q)N4 直径为1.5mm的球透镜是Mitsubishi激光二极管集成的一部分,它的位置在距离激光二极管发射表面1.88mm处。
dQ,Q+ON> :RHm*vt 在FRED中使用球形元件基元,就可以创建该透镜。为方便起见,全局坐标原点选在球透镜的输出表面与光轴的交点处。
>Dxe>Q'df #kj~G]QA 图3. 全局坐标原点的定义
!-7_ +v> 值得注意的是,我们使用了FRED的N-BK7模型来定义球透镜的材料,在1310nm波长处折射率大小是1.5036。
OH>r[,z0 AHq M7+r9 模型中使用的单模光纤(SMF)位于距离全局坐标原点1.9mm处,它的结构(由下图定义)基于单模光纤的典型值。光纤纤心的半径是5μm,且由直径为125μm包层包裹着。纤心和包层的折射率大小分别是1.465和1.47,它们之间的折射率差为0.36%。
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