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激光通信中单模光纤耦合效率是多少

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  • TA的每日心情
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    2024-5-21 09:05
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    发表于 2022-10-9 16:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    在激光通信中,用单模光纤接收信号光,查了一些资料,理论上最佳耦合效率是81%,很多人的论文里实验室测得的实际效率是60%左右,还有别人给的空间激光通信耦合效率经验值是20%左右:
    问题一:激光通信的单模光纤耦合效率到底应该怎么算,是(纤芯接收的能量/焦平面总能量)*模场耦合效率吗?
    问题二:实测效率与经验值效率低很多,主要损失在哪里?
    问题三:有一定视场时,如何计算耦合效率?
    问题四:用zemax能仿真出这个耦合效率值吗?(我用zemax作出来的仿真结果,物理雷竞技下载找ray666点vip分析和光纤耦合效率分析值差很多,而且不同视场之间效率也相差很多)
    问题五:耦合透镜的参数该如何确定?
    现在我自己弄的特别混乱,感觉光纤耦合这里特别难,请经验丰富的老师们能帮助解答指导,感谢!
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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-10-9 17:54 | 显示全部楼层
    问题一:耦合效率本质是信号光与光纤模场的匹配程度,两个光场越一致耦合效率越高。81%的耦合效率出处是艾里斑光场和高斯光场的耦合效率,信号光是艾里斑,光纤是高斯光场。文章里都有相应公式,必须用光场表达式(复振幅)去算
    问题二:耦合效率实测值低的损失主要来自:1)波前畸变,通俗点光场变形了;2)对准误差,就是光斑不在光纤中心。做到60%还是没问题,大气通信可能因为大气畸变太大才会导致耦合效率很低。
    问题三:耦合效率肯定是单视场的,不能是扩展光源,激光通信也是单视场的光束。
    问题四:用zemax可以仿真耦合效率,zemax自带了Fiber Coupling.ZMX例子文件,可以看一看。
    问题五:耦合透镜的F/#决定艾里斑,艾里斑决定耦合效率,最好是按耦合效率公式去算一下。对1550你们,模场直径10微米左右的光纤,F/4的耦合透镜耦合效率接近极限。
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  • TA的每日心情
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     楼主| 发表于 2022-10-10 10:28 | 显示全部楼层
    逐光追电 发表于 2022-10-9 17:54
    问题一:耦合效率本质是信号光与光纤模场的匹配程度,两个光场越一致耦合效率越高。81%的耦合效率出处是艾 ...

    感觉明白些了,谢谢您的解答!
    关于问题三还想再向您请教下,单视场是0视场的意思吗?
    我做的单模光纤耦合接收的最大视场角是30urad,有一定视场角的时候,该怎么算光纤耦合效率呢?
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  • TA的每日心情
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    发表于 2022-10-10 17:48 | 显示全部楼层
    我们实验室里做780nm的激光耦合,单模到单模效率能有85%以上,空间光(激光器出来,模式不好)耦合效率较优有个40%;效率基本上看模式匹配;
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    发表于 2022-10-13 09:49 | 显示全部楼层
    逐光追电 发表于 2022-10-9 17:54
    问题一:耦合效率本质是信号光与光纤模场的匹配程度,两个光场越一致耦合效率越高。81%的耦合效率出处是艾 ...

    您好,对应问题五的解答,如果是多透镜耦合(比如说准直和汇聚双lens)如何评判F数呢
    以及关于艾里斑决定耦合效率,请问有相关文献分享一下吗
    谢谢大佬
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    发表于 2022-10-24 21:22 | 显示全部楼层
    LCwy 发表于 2022-10-10 10:28
    感觉明白些了,谢谢您的解答!
    关于问题三还想再向您请教下,单视场是0视场的意思吗?
    我做的单模光纤 ...

    这里面视场和发散角有时候会混淆,你再想想这个30μrad是什么。单视场可以指单模光纤发出的光(光源宽度很小)也可指平行光,这些光都是符合空间相干性的,多视场指的是扩展光源(光源尺寸较大)空间相干性就很差了。
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    发表于 2022-10-24 21:23 | 显示全部楼层
    炉石传说真好玩 发表于 2022-10-13 09:49
    您好,对应问题五的解答,如果是多透镜耦合(比如说准直和汇聚双lens)如何评判F数呢
    以及关于艾里斑决 ...

    F数是用焦距和口径算的,跟透镜数没有关系,多个透镜要看最终焦距
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    发表于 2022-10-29 10:10 | 显示全部楼层
    逐光追电 发表于 2022-10-24 21:23
    F数是用焦距和口径算的,跟透镜数没有关系,多个透镜要看最终焦距

    请问一下,激光器耦合过程中怎么通过光束质量分析仪来分析是否准直效果好?达到了lens的最佳准直状态。
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