Design of a Tapered Lens for Semiconductor Laser to Single-Mode Fiber Coupling

The theoretical investigation of the coupling efficiency of a laser diode to a single mode fiber via a hemispherical lens on the tip of the tapered fiber in the presence of possible transverse offset and angular mismatch is reported.Without the misalignment,coupling efficiency increases with the decreasing of taper length.With the misalignment,this relation is that the coupling efficiency decreases with each kind of offset.

锥形透镜光纤与平面光波光路芯片的耦合实验

对锥形透镜光纤(TLF)与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的耦合特性进行了实验研究.数值模拟了TLF、普通单模光纤(SMF)分别和PLC芯片脊波导的耦合情形,发现TLF-PLC耦合损耗比SMF-PLC耦合损耗小3.01 dB.测得了TLF的出射光场光斑,分析了出射光场发散范围.建立光纤-PLC芯片耦合实验系统,用放大自发辐射(ASE)宽带光源在1550 nm波长处对比分析了PLC芯片与不同光纤的耦合连接损耗,从而确证最佳方案为TLF-PLC-SMF:即TLF作为入纤,SMF作为出纤时,耦合对准容易实现,损耗为10.798 dB,比TLF-PLC-TLF耦合损耗小4.458 dB.

锥形透镜光纤聚焦特性研究

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。

倾斜锥形微透镜单模光纤激发高阶涡旋光模式

提出了一种在环形芯光纤中激发高阶涡旋光模式的方法,通过控制锥形微透镜单模光纤与环形芯光纤之间的倾斜角度和错位距离,实现了高阶涡旋光模式的激发。由数值模拟与实验测试结果可知,倾斜角度和错位距离分别约为8°和2μm时,高质量的二阶涡旋光模式被激发。此外,由于锥形微透镜光纤具有聚焦光束的特性,其倾斜错位激发可以提高光的耦合效率,该方法与使用普通单模光纤的错位激发法相比,光的耦合效率提高13%左右。激发出的高阶涡旋光模式在高分辨率显微镜、光学微观操纵和光学传感等应用领域中具有巨大的应用潜力。