zemax仿真光纤耦合

设计前的准备

Zemax公司感谢Suss MicroOptics SA公司的Reinhard Voelkel博士提供本文使用到的实验数据。

我们同时提供本文的的日文版本

本文描述了一种商用的光纤耦合器，系统使用SUSS MicroOptics FC-Q-250微透镜阵列来耦合两根康宁（Corning）SMF-28e光纤。如下图所示：

供应商提供的上述元件的参数如下：单模光纤，康宁SMF-28e 数值孔径 0.14 纤芯直径 8.3μm

模场直径@1.31μm 9.2±0.4μm

微透镜阵列，SUSS MicroOptics SMO39920 基片材料 熔融石英 基片厚度 0.9mm 内部透过率 >0.99 透镜直径 240μm 透镜节距 250μm

曲率半径 330μm

圆锥常数（Conic constant） 0 数值孔径 0.17

附件中的文件single mode coupler.zmx 是整个系统的Zemax文件。请注意一下几点：

物面到透镜的距离和透镜到像面的距离设定为0.1mm，是因为这比较接近实际情况。后面经过优化过程时候，这个尺寸还会发生变化；

透镜到像面的距离使用了Pick-up solve，以确保和

如何在Zemax下模拟单模光纤的光束耦合

设计前的准备

Zemax公司感谢Suss MicroOptics SA公司的Reinhard Voelkel博士提供本文使用到的实验数据。 我们同时提供本文的的日文版本

本文描述了一种商用的光纤耦合器，系统使用SUSS MicroOptics FC-Q-250微透镜阵列来耦合两根康宁（Corning）SMF-28e光纤。如下图所示：

供应商提供的上述元件的参数如下：单模光纤，康宁SMF-28e

数值孔径 0.14 纤芯直径 8.3μm

模场直径@1.31μm 9.2±0.4μm

微透镜阵列，SUSS MicroOptics SMO39920

基片材料 熔融石英 基片厚度 0.9mm 内部透过率 >0.99 透镜直径 240μm 透镜节距 250μm 曲率半径 330μm

圆锥常数（Conic constant） 0 数值孔径 0.17

附件中的文件single mode coupler.zmx 是整个系统的Zemax文件。请注意一下几点：

物面到透镜的距离和透镜到像面的距离设定为0.1mm，是因为这比较接近实际情况。后面经过优化过程时候，这个尺寸还会发生变化； 透镜到像面的距离使用了P

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号

CN102023343A

（43）申请公布日 2011.04.20（21）申请号CN200910307274.4

（22）申请日2009.09.18

（71）申请人鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司

地址518109 广东省深圳市宝安区龙华镇油松第十工业区东环二路2号

（72）发明人林俊宇

（74）专利代理机构

代理人

（51）Int.CI

G02B6/38;

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

光纤耦合连接器

（57）摘要

一种光纤耦合连接器，其包括外壳和设置

在所述外壳上的透镜，所述外壳具有盲孔和贯穿

所述盲孔的通孔，所述通孔的中心轴垂直所述盲

孔的中心轴，所述透镜位于所述盲孔的底端，所

述盲孔用来收容光纤，所述通孔内沿其径向设置

有肋条用于加强所述外壳的强度。

法律状态

976nm单管高功率光纤耦合模块

摘 要

随着光纤激光器在工业领域的快速发展，对高功率，高亮度泵浦模块提出迫切要求。单管光纤耦合模块作为泵浦源在光纤激光器系统中具有独一无二的优势，因为它们具有高的功率转换效率和已经被证明的高可靠性，并且无需复杂水冷设备，使得整个系统的使用和维护成本大大降低。

本文首先确定了耦合所用激光器芯片及光束特性。为使芯片具有高功率密度、高可靠性，从芯片材料结构、芯片腔面工艺方面进行了相关研究。在对激光器光束特性进行分析的基础上，提出减小激光器发散角的一些措施。

根据光纤中光线传播理论，设计了耦合所用光纤微透镜参数，通过光学软件对耦合光路进行仿真，得到单管耦合到芯径105μm，数值孔径NA=0.22光纤的理论耦合效率达93%以上（未镀增透膜）。根据仿真结果，对C-mount封装的976nm激光器和所设计的光纤进行耦合试验，得到90μm条宽激光器与光纤的耦合效率大于90%，100μm条宽激光器与光纤的耦合效率接近80%，证明所设计的光纤微透镜能够使激光器实现高的耦合效率，有较好的实用性。

为使耦合模块封装更可靠，尺寸更小，采用COS（Chip on Sub mount）的封装形式。封装过程中，采用Ansys仿

976nm单管高功率光纤耦合模块

摘 要

随着光纤激光器在工业领域的快速发展，对高功率，高亮度泵浦模块提出迫切要求。单管光纤耦合模块作为泵浦源在光纤激光器系统中具有独一无二的优势，因为它们具有高的功率转换效率和已经被证明的高可靠性，并且无需复杂水冷设备，使得整个系统的使用和维护成本大大降低。

本文首先确定了耦合所用激光器芯片及光束特性。为使芯片具有高功率密度、高可靠性，从芯片材料结构、芯片腔面工艺方面进行了相关研究。在对激光器光束特性进行分析的基础上，提出减小激光器发散角的一些措施。

根据光纤中光线传播理论，设计了耦合所用光纤微透镜参数，通过光学软件对耦合光路进行仿真，得到单管耦合到芯径105μm，数值孔径NA=0.22光纤的理论耦合效率达93%以上（未镀增透膜）。根据仿真结果，对C-mount封装的976nm激光器和所设计的光纤进行耦合试验，得到90μm条宽激光器与光纤的耦合效率大于90%，100μm条宽激光器与光纤的耦合效率接近80%，证明所设计的光纤微透镜能够使激光器实现高的耦合效率，有较好的实用性。

为使耦合模块封装更可靠，尺寸更小，采用COS（Chip on Sub mount）的封装形式。封装过程中，采用Ansys仿

LD耦合模拟演示

版本：1.0 作者：徐白 时间：2015-5-9

目录

第一章 绪论 ........................................................................................................ 3 第二章 半导体激光与光纤耦合的理论 ................................................................... 4

2.1 半导体激光器输出光束特性...................................................................... 4 2.2 光纤的基本理论 ...................................................................................... 5 2.3 光纤耦合条件 ...............................................................................

HFSS仿真耦合器使用说明

一．软件安装

1．打开\\HFSS92\\Max文件夹，运行autorun，选择install HFSS进行安装。 2．安装完毕打开\\HFSS92\\Ansoft.HFSS.V9.2.Crack-EFA文件夹，运行破解。 二．HFSS界面介绍

三．启动HFSS并设置

1．点击桌面HFSS图标启动HFSS。如图：

2．新建一个项目文件。选择菜单 file>new，从project菜单选择insert HFSS design。这时三维模型窗口出现。

3．设置解的类型。选择菜单HFSS>solution type，点选第一项Driven Model。

4．设置长度单位。选择菜单3D Modeler>Units。选择下拉列表单位mm。

四．创建物理结构图形（参考同类产品尺寸或相关设计资料计算）

1．点击画矩形图标，在右下方输入起始点坐标X：0，Y：0，Z：0，回车。

输入长度、宽度DX：2.05，DY：21.4，DZ：0，回车。

这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u1，点确定关闭。选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。

2．点击画矩形图

光纤通信系统的仿真分析(Optisystem仿真附程序)

摘 要 光纤通信系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。要建立一个 ...

摘 要
光纤系统的计算机仿真, 是对此类系统进行规划设计、可行性论证以及研制新型系统的重要手段,可用于对已设计的光纤传输系统在硬件实现之前进行性能评估和可行性论证, 可节约大量时间和经费; 同时在分析中可随时改动参数值, 便于理论研究。要建立一个方便可靠的光纤系统的仿真平台, 有赖于对系统各模块物理特性进行推导和归纳, 建立起系统各模块的数学模型。 建模的基本原则是既要能描述器件的特性, 具有一定的精确度, 同时又要兼顾计算的复杂度, 要有较快的分析速度。同时, 还应能根据研究目

的的不同, 调整模型的选取。在对光纤通信系统分析的基础上，利用Optisystem仿真软件，建立了高速大容量光纤系统的仿真模型，得到了高速光纤通信系统特性与激光器的调制频率、偏置电流的关系，光纤的损耗和色散以及其他参数的仿真结果。并对传输速率为10Gb

基于MATLAB的2×2光纤定向耦合器设计

1 设计原理

1.1 单模光纤的传导场

如图1，光纤的横截面有三层介质，分别是是芯层、包层和涂层，芯层折射率n1稍大于包层折射率n2，导波光由于全反射背包层约束在芯层中沿光纤延伸方向传播。假设光的传播方向为光纤中心轴方向。

图1 阶跃光纤横截面结构图

为简化讨论，只考虑基模的耦合。已知光纤中传导场表达式为

E(x,y,z,t)?a?z??e?x,y??ei?z?ei?t （1-1）

其中，a?z?为光纤中导波光场的场振幅，e?x,y?为光纤中导波光场的场分布，?为基模场的传播常数，?为角频率。

某时刻在光纤中的传导场的空间分布就与a?z?，e?x,y?和?为相关。

1.1.1 单模光纤的场分布

当给定波导（即光纤）的边界条件时，求解波导场方程可得本征解及相应的本征值?，即模式。模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。单模光纤中只能存在基模，其场分布是确定的，可由亥姆霍兹方程求得。在弱导光纤中的电磁波，其横向场分量Et、Ht远大于纵向场分量Ez、Hz ，而且横向场分量是线偏振的。于是我们把电场的横向分量取为y轴方向，即Et=Ey。

亥姆霍兹方程为

?Ey?k0n?r?Ey

摘 要

当今社会是信息社会，而信息时代的一个主要特征是信息，信息源及信息的获取、传递、处理等能力在信息技术支持下高速发展。其中信息传递技术即通信技术的飞速发展，不仅改变了人类的生产和生活方式，还对全球的政治、经济、军事领域产生强烈的冲击。

本文以数字通信技术为基础，完成了一路经过DPL编码的语音信号和两路8位数字信号的传输。在设计中，以巴克码为传输信号的帧头，将三路含有信息的信号同巴克码组成四路信号，同步时分复用后，成为一路32位的串行码，经过CMI码编码，再通过光纤通道来进行有效的传输，以实现最好的传输效果。系统采用专用编码芯片对信号进行编码； 通过同步时分复用的方式实现信号的复用传输，设计并调试了具体的电路，最后对语音信号和数字信号传输中的各项指标进行了测试，通过实验，证明了方案的正确性和可行性。

在简介语言和技术等相关知识的基础之上，本文还重点研究了基于的数字复用系统的设计思想及其模型的建立，并通过软件MaxplusⅡ编程、调试和波形仿真，最后下载到目标芯片中实现。另外还介绍了相关的硬件电路的设计与调试。

关键词：；时分复用；光纤； ；同步设计

Abstract

Today’s society is the inform