Fiber Coupled LaserTermi "laser" viittaa laseriin, jossa käytetään harvinaisten maametallien elementeillä seostettua lasikuitua vahvistusväliaineena.

Laserista tulevalla optisella signaalilla on kaksi päätapaa päästä kuituun: suora kytkentä ja linssikytkentä, ja linssikytkentä on jaettu yksilinssiseen ja monilinssiseen kytkentään. Linssikytkentää käyttämällä saadaan parempi kytkentätehokkuus kuin suoralla kytkennällä. Kaksoislinssikytkennän tärkein etu on, että toleranssi voidaan hajauttaa niin, että optisella polulla olevilla komponenteilla voi olla suurempi siirtymätila.

Tässä on viisi käytännön kysymystä kuituliitännästä

1. Milloin NA:ta voidaan käyttää kuidun vastaanottokulman tarkkaan arvioimiseen?

Monimuotokuidun suurin vastaanottokulma voidaan arvioida tarkasti numeerisen aukon (NA) avulla, mutta tämä suhde ei sovellu yksimuotokuituun.NA:n ja suurimman vastaanottokulman (θmax) välinen suhde voidaan laskea geometrisella optiikalla. Katso kaava seuraavasta kuvasta. Jos tulevaa valoa tarkastellaan säteenä, θmax edustaa kuidun kykyä kerätä akselin ulkopuolista valoa: säteet (punainen ja vaaleanpunainen), joiden tulokulma on pienempi tai yhtä suuri kuin θmax, läpikäyvät kokonaisheijastuksen (TIR) ​​rajapinnassa ytimen ja suojakuoren välissä, ja ne etenevät ytimessä eteenpäin. Säteet, joiden tulokulma on suurempi kuin θmax (sininen), häviävät lopulta taittumisen vuoksi.

Useita tulokulmia ja kuitutila

Säteet, joiden tulokulma on pienempi tai yhtä suuri kuin θmax, kytketään yhteen monimuotokuidun ohjausmoodista. Yleisesti ottaen mitä pienempi tulokulma on, sitä pienempi on viritetyn kuidun tilajärjestys. Suurin osa energiasta keskittyy matalan kertaluvun tilaan lähellä keskustaa, ja normaalisti esiintyvät säteet virittävät alimman kertaluvun moodia. Seuraavassa on kaavio kahden monimuotoisen optisen kuidun etenemisestä.

Yksimuotokuitu on erilainen

Yllä olevalla kaavalla laskettu NA ei ole yksimuotokuidun suurin tulokulma, joten se ei voi karakterisoida yksimuotokuidun optista vastaanottokykyä. Yksimuotokuidussa on vain alin 0-asteen tulevan valon virittynyt ohjausmuoto, ja etenemiskaavio on seuraava.

Ei ole tarkkaa arvioida NA:n yksimuotokuidun ulostulon hajoamiskulmaa. Tässä tapauksessa säde hajoaa diffraktion takia, eikä geometrinen optiikka huomioi tätä vaikutusta, joten tarvitaan aaltooptiikkaa.

2. Miksi monitoimilaite on tärkeä parametri yksimuotoiselle kuitukytkentäiselle laserille?

Kun säde etenee yksimuotokuitua pitkin, se säilyttää intensiteettiprofiilin lähellä Gaussin muotoa. Profiilin leveyttä voidaan luonnehtia tilakentän halkaisijalla (MFD), eli jännevälillä, kun intensiteetti putoaa 1/e² huippuarvosta. Nyrkkisääntö: MFD on noin 1,15 kertaa kuituytimen halkaisija.

Mitä lähempänä tuleva valo on Gaussin valoa, sitä korkeampi kytkentäteho on. Jos tuleva valo on Gaussin ja säteen vyötärö on yhtä suuri kuin kuitu-MFD, voidaan saavuttaa korkea kytkentätehokkuus. Korvaamalla MFD:llä vyötärön halkaisija Gaussin säteen kaavassa, yksimuotokuidun kytkentäparametrit ja divergenssikulma voidaan laskea tarkasti.

Määritä kytkentäparametrit

Yksimuotokuidulla on vain yksi ohjaustila, joka voidaan kuvata Bessel-funktiolla. Samankaltaisen muodon vuoksi Gaussin funktion käyttö voi yksinkertaistaa kuitukuviota ja tuottaa tarkkoja tuloksia. Alla oleva kuva esittää yksimuotokuidun moodin intensiteettiprofiilia, jossa tuleva valo voidaan kytkeä ohjausmoodiin vain, jos se sopii siihen.

Single Mode Fiber Coupled Laser

Yksimuotokuidun kytkentätehokkuuden parantamiseksi vaaditaan, että tulevan Gaussin säteen vyötärö sijaitsee kuidun päässä ja vyötärön intensiteetti ja moodin intensiteetti vastaavat ja yhtyvät. Jos säteen vyötäröhalkaisija ei ole yhtä suuri kuin MFD, säteen intensiteettiprofiili muuttuu tai poikkeaa tai säde ei tule aksiaalisesti pitkin kuitua, nämä olosuhteet heikentävät kytkennän tehokkuutta.

3. Voiko NA arvioida tarkasti yksimuotokuituulostulon divergenssikulman?

Yksimuotokuidun divergenssikulman arvioinnissa NA:ta käyttämällä on suuri virhe. Tarkempi menetelmä on käyttää Gaussin säteen etenemisteoriaa. Likimääräinen kaava yksimuotokuidun kaukokentän hajoamiskulman laskemiseksi on seuraava, ja tuloksena on divergenssikulma tai vastaanottokulma radiaaneina.

Yksimuotokuidun teho on samanlainen kuin Gaussin valo, esimerkiksi geometrisen optiikan laskemalla divergenttikulmalla on suuri poikkeama. Geometrisen optiikan laskema divergenssikulma on yhtä suuri kuin arcsin(NA), jota voidaan soveltaa vain yleiseen monimuotokuituun.

Yksimuotokuitu tuottaa Gaussin säteen. Rayleighin etäisyys ja säteen säde z-pisteessä lasketaan kahdella seuraavalla kaavalla.

Siksi yksimuotokuidun lähtösäteen hajaantumiskulma voidaan simuloida tarkasti, kuten alla olevassa kuvassa näkyy. Ilmeisesti on suuri virhe laskettaessa divergenttikulmia käyttämällä NA:ta geometrisen optiikan teorian mukaisesti. Tässä esimerkissä NA ja MFD ovat vastaavasti 0,13 ja 6,4 µm. Toiminta-aallonpituus on 980 nm ja Rayleigh-etäisyys 32,8 µm.

Kuten kuvasta voidaan nähdä, säteen hajoaminen ei ole lineaarinen Rayleighin etäisyydellä, vaan sitä voidaan pitää suunnilleen lineaarisena kaukokentässä. Kuvassa merkityt kaksi kulmaa on laskettu niiden käyrien kaltevuuden perusteella. Jos laskemiseen käytetään yllä olevaa kaukokentän approksimaatiokaavaa, tulos muunnetaan 5,61 asteen kulmaksi pienellä virheellä.

4. Mitkä tekijät vaikuttavat yksimuotokuidun kytkentätehokkuuteen?

Yksimuotokuidun kytkentätehokkuutta voidaan parantaa säätämällä tulevan säteen kulmaa, sijaintia ja intensiteettiprofiilia. Olettaen, että kuidun päätypinta on tasainen ja kohtisuorassa akseliin nähden, palkki voi saavuttaa suurimman kytkentätehokkuuden, jos seuraavat ehdot täyttyvät:

• Gaussin intensiteettiprofiili

•Positiivinen ilmaantuminen kuidun päätypinnasta

•Vyötärö sijaitsee kuidun päässä

•Kohdista vyötärön keskikohta ytimen keskikohdan kanssa

•Vyötäröhalkaisija on sama kuin kuitu-MFD

Valonlähteet voivat rajoittaa kytkennän tehokkuutta

Jos laser emittoi vain alimman kertaluvun poikittaismoodia, ulostulo on suunnilleen Gaussin säde, joka voidaan kytkeä tehokkaasti yksimuotokuituun. Yksimuotokuitujen monimuotolaserien tai laajakaistaisten valonlähteiden kytkentätehokkuus on kuitenkin erittäin alhainen, ja suurin osa valosta vuotaa, vaikka se kohdistuisi ydinalueelle. Tämä johtuu siitä, että vain osa monimuotolähteen valosta vastaa yksimuotokuituohjauskuviota, joten monimuotolähde voi tarjota paremman kytkentätehokkuuden monimuotokuidun kanssa.

5. Onko monimuotokuidun suurin vastaanottokulma kiinteä?

Ongelma riippuu kuidun tyypistä. Askelindeksien monimuotokuiduille ytimen kunkin pisteen suurin vastaanottokulma on sama. Kuitenkin vain asteikolla olevan monimuotokuidun ydinkeskus voi tarjota suurimman tulokulman. Mitä kauempana keskustasta, sitä pienempi suurin vastaanottokulma ja suurin vastaanottokulma lähellä päällysteliitäntää on yleensä 0.

Yhteystiedot:

Jos sinulla on ideoita, ota rohkeasti yhteyttä. Riippumatta siitä, missä asiakkaamme ovat ja mitkä ovat vaatimuksemme, noudatamme tavoitettamme tarjota asiakkaillemme korkeaa laatua, edullisia hintoja ja parasta palvelua.