半导体激光器与光子晶体光纤的耦合研究

摘要

由于半导体激光器的光束发散角较大，且在水平方向和垂直方向上存在着较为明显的差异，所以若用半导体激光器作为泵浦源，就需合理地设计耦合系统。光学耦合系统不仅要有很高的耦合效率，而且还应具有较大的耦合容差，以便降低耦合难度，提高成品率。 本论文将半导体激光器与传统单模光纤的耦合模型进行改进，分析了半导体激光器与光子晶体光纤的耦合问题。另外，本文还设计了利用椭圆芯梯度折射率光纤实现半导体激光器与光子晶体光纤的耦合模型。运用全矢量光束传播理论仿真验证了椭圆芯梯度折射率光纤能够实现模场转换。数值计算表明，该模型可以大大提高两耦合模场的相关系数，并且可以延长工作距离到50μm左右，横向以及轴向1dB耦合容差都在合理的范围内，耦合损耗最低可以降到1dB以下。不仅降低了耦合损耗，同时还降低了耦合难度，满足光学耦合系统的要求。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主题词

第一章绪论

1.1光子晶体光纤

1.2半导体激光器与光纤耦合现状

1.3本文的研究重点和内容安排

第二章有限差分光束传播理论

2.1基本原理

2.1.1基本方程

2.1.2包络函数

2.1.3缓变包络近似

2.2缓变包络近似条件下的电磁场全矢量方程

2.2.1电场方程(E-FORMULATION)：

2.2.2磁场方程(H-FORMULATION)

2.3数值处理方法

2.3.1电场的纵向处理

2.3.2电场的横向处理

2.3.3 FV-BPM的有限差分形式

2.4边界条件

2.5本章小结

第三章通过锥形透镜实现LD与光子晶体光纤的耦合

3.1半导体激光器与光子晶体光纤的模场

3.1.1半导体激光器的模场

3.1.2光子晶体光纤模场

3.2半导体激光器与平端光子晶体光纤耦合模型

3.3用锥形球透镜实现LD与光子晶体光纤的耦合

3.4本章小结

第四章利用GIO-Fiber实现LD与PCF的耦合

4.1 GIO-Fiber

4.2 GIO-Fiber实现模场转换的原理

4.3耦合特性的分析与计算

4.3.1耦合模型

4.3.2耦合损耗

4.4本章小结

第五章非线性光子晶体光纤的耦合

5.1高非线性光子晶体光纤

5.2 LD与非线性光子晶体光纤的耦合

5.3非线性光子晶体光纤的应用

5.4本章小结

结束语

致谢

参考文献：

硕士期间发表论文