980nm半导体激光器与四角锥透镜光纤耦合研究

摘要

现如今许多固体激光器的泵浦光源都使用980nm半导体激光器，具体例如Er∶YAG，Er/Yb∶玻璃，Er∶YLF,Er∶Y2SiO2，Er∶BaY2F8等等，同时也被广泛应用于掺Er3+离子光纤放大器中，只要以980nm泵浦激光、掺Er3+离子光纤以及耦合器，就可以将光讯号在光领域中直接放大，节省其所需要的空间并降低它的成本，如果980nm泵浦激光器与单模光纤能够提高更多的耦合效率，那么它会引起人们的越来越多的青睐。
　　由于980nm半导体激光器的输出光束近似高斯光束，而高斯光束是高度椭圆化的，如果直接与圆对称光纤进行耦合会因为两者的模场不匹配导致耦合效率很低，所以提出用四角锥透镜光纤可以很好的解决该问题，这是由于它可以任意形成不同比例的椭球曲面，使其光场模态容易与扁平的椭圆场型的980nm泵浦激光匹配，因此大幅提升两者的耦合效率，即980nm半导体激光与单模光纤。本文首先介绍了980nm半导体激光器与光纤耦合技术，包括单光束和多光束耦合技术，而单光束耦合技术又分为直接耦合和间接耦合，由于直接耦合便利，易于封装，能明显提高耦合效率等优点，我们选择了直接耦合技术。由于直接耦合技术需要制作光纤微透镜，那又阐述了设计光纤微透镜的理念以及设计出的光纤微透镜的耦合效率的计算方法。然后对MATLAB软件的矩阵运算，绘制函数及数据并图像化等强大功能进行了简单介绍，并使用该软件对4.2/5.9μm两种模场直径的四角锥光纤微透镜来进行耦合效率的模拟，与其他适合与980半导体激光器进行光纤耦合的微透镜进行比较得出四角锥光纤微透镜具有高耦合效率的特点。最后介绍了光纤微透镜的制作方法并选取了研磨抛光法，并详细地介绍了ULTRAPOL光纤端面研磨机的构造以及研磨参数的确定。随后介绍蝶形封装以及蝶形封装的重要元件，并简单阐述了封装流程，最后对实验数据进行理论分析，虽然存在很多客观条件的限制，但是经过不懈努力得出的实验结果与理论结果的发展曲线是大致相同的，从而证明了理论的可靠性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 980泵浦激光器应用

1．3 光纤及其种类

1．4 国内外研究状况

1．5 论文主要工作

第二章 理论分析

2．1 半导体激光器与光纤耦合技术

2．2 光纤微透镜设计理念

2．3 光纤微透镜曲率半径的计算

2．4 耦合效率计算

2．5 本章小节

第三章 光纤微透镜耦合效率模拟

3．1 MATLBA软件介绍

3．2 MATLBA模拟光纤微透镜耦合效率

3．3 本章小节

第四章 四角锥光纤微透镜制作

4．1 ULTRAPOL光纤端面研磨机

4．2 光纤微透镜制作阶段

4．3 实验步骤

4．4 光纤熔烧及表面处理

4．5 实验图像

4．6 本章小节

第五章 耦合数据分析

5．1 蝶形封装

5．2 蝶形封装重要元件介绍

5．3 封装流程介绍

5．4 实验数据分析

5．5 本章小节

结论

致谢

参考文献