梯度折射率透镜传输特性研究及光纤耦合系统设计

摘要

随着梯度折射率光学理论，光学设计理论基础的不断发展，利用梯度折射率光学可减少光学系统组件，简化加工工艺，为科技工程设计师们提供了一条使光学系统向微型化、轻型化、优质化、易装配等方向发展的新途径。因此梯度折射率透镜在光学通信等方面的光学系统中具有广泛的应用前景。 本文主要介绍了高斯光束在梯度折射率介质中的传输特性，以及梯度折射率透镜在光纤耦合中的应用。 首先：分析了高斯光束在梯度折射率非线性介质中的传播特性，从波动方程出发，利用变分法，最终求得高斯光束在梯度折射率非线性介质中传输时束斑半径、曲率半径和光强的表达式，主要分析了非线性因子和其他因素对束斑半径和光强的影响，以及高斯光束在非线性梯度折射率棒透镜中的自聚焦性质。 其次：本文设计并采用双梯度折射率透镜系统来实现高斯光束在光纤中的耦合，采用等效薄透镜理论分析了多种因素对耦合的影响，以及双梯度折射率透镜系统较单梯度折射率透镜耦合在系统稳定性方面的提高，得到透镜及整个耦合系统参数选择的一般性结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2主要研究内容

1.3研究目的

第二章激光器、高斯光束概述

2.1激光器、高斯光束

2.1.1激光器简述

2.1.2 LD激光器及其光束特性

2.2本章小节

第三章梯度折射率透镜概述

3.1梯度折射率光学简介

3.2梯度折射率透镜的分类

3.2.1轴向梯度折射率透镜

3.2.2球面梯度折射率透镜

3.2.3径向梯度折射率透镜

3.3径向梯度折射率透镜的应用

3.4本章小节

第四章光耦合理论

4.1光纤通信中的光耦合

4.2光源与光纤的耦合理论

4.3在光纤端面制作微透镜的耦合系统

4.4半导体激光器光纤耦合特性分析

4.4.1空间调整容忍度

4.4.2光纤本身特性对耦合效率的影响

4.5本章小节

第五章高斯光束在非线性GRIN透镜棒中的传输

5.1基本理论

5.1.1模型建立

5.1.2高斯光束传输分析

5.1.3逆抛物线型GRIN透镜的传输特性

5.2计算结果与讨论

5.2.1数值模拟

5.2.2结论

5.3本章小节

第六章GRIN透镜在光纤耦合中的应用

6.1透镜对高斯光束的变换

6.1.1理论分析

6.1.2结果分析

6.2 GRIN光纤透镜耦合应用

6.2.1模型建立

6.2.2理论分析

6.2.3计算讨论

6.2.4 GRIN光纤透镜的最大光斑半径

6.3本章小节

结束语

致谢

参考文献

硕士期间发表论文