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    摘要半导体激光器与光纤耦合技术作为一种重要技术，已经发展到一个比较成熟的阶段，广泛应用于光纤通信、光纤传感等．本文以半导体激光器的光束特性和光纤的传输特性，以及半导体激光器和光纤耦合方式的概括，微球透镜特性的论述为知识基础，基于光学设计软件ZEMAX，在微球透镜的折射率、色散系数，激光器发射光场的参数等条件都确定的情况下，着重分析微球透镜与激光器之间距离的变化对耦合效率的影响。通过ZEMAX软件模拟分析，可以找出激光源与球透镜表面的距离的最佳位置使得此处会出现所有不同位置的耦合效率的最大值。
     关键词  半导体激光器  微球透镜  光纤耦合  ZEMAX  最大耦合效率7086
    毕业设计说明书（论文）外文摘要
    Title  Researching the micro-ball lens’coupling efficiency based on ZEMAX.
    Abstract
    Semiconductor lasers and fiber coupling technology has developed into a more mature stage as an important technology. And it has been widely used in optical fiber communication, optical fiber sensing and so on.
    This article is based on the beam characteristics of the semiconductor
    laser and fiber transmission, the epitome of semiconductor lasers and fiber-coupled way, and the discussion of micro-ball lens characteristics.
    Depending on the optical design software, ZEMAX, we analyzed the  influence of the distance between the micro-ball lens and the laser on the coupling efficiency, in the condition that the refractive index and dispersion coefficient of the micro-ball lens, and the laser emission of light field parameters are identified. By ZEMAX software’s analysis, we can find out the best position to make here be the maximum coupling efficiency of all the different locations of the distance between the laser source and the ball lens surface.
    Keywords  Semiconductor lasers,  Micro-ball lens,  Fiber coupling,  ZEMAX,  Maximum coupling efficiency.
    目   次

    1.  绪论…1
    1.1 国内外对半导体激光与光纤的耦合技术研究1
    1.2 软件的介绍2
    1.3 光纤耦合的发展状况及本文的工作2
    2.  半导体激光器的光束特性2
    3.  光纤传输特性…4
    3.1 光纤的构成、分类及损耗4
    4.  半导体激光器光纤耦合特性…5
    4.1 激光光纤耦合条件…5
    4.2 半导体激光器与光纤的耦合原理…5
    4.3 耦合方式…8
    5.  微球透镜耦合…13
    5.1 球透镜的优势…13
    5.2 球透镜的成像原理…13
    5.3 球透镜材料折射率的选择14
    5.4 球透镜的耦合…15
    6.  系统设计…21
    结论…33
    致谢…34
    参考文献…35

    1  绪论
    1.1 国内外对半导体激光与光纤的耦合技术研究
    1.2 软件的介绍
    ZEMAX是美国Zemax公司所设计出的光学设计软件，Zemax主要应用在镜头设计、照明设计、激光光束传播、杂光散光分析，自由曲面的设计等，Zemax软件界面清晰明了，使用简单，计算结果精确。Zemax可以对光学系统进行优化，公差等分析等，是一套可以运算序列，非序列及混合序列的软件。Zemax主要应用含括投影仪（Projector）、相机（Camera）、扫描仪（Scanner）、望远镜（Telescope）、光纤耦合、照明系统、夜视系统等。Zemax还可以与其它机械制图软件相结合，方便建模优化，一些其它格式的文件可以在Zemax中直接使用，如IGES、STEP、SAT等格式都可互相转换。
    1.3光纤耦合的发展状况及本文的工作
    高转换效率、覆盖波段广、使用寿命长、直接调制能力强以及体积小重量轻、价格便宜等众多优点，使半导体激光器在军事、生物医学等各个领域得到广泛的应用，尤其在光纤通信和光纤传感方面。光纤具有损耗低、频带宽、重量轻等优点。为了使半导体激光器输出的高斯光束能够高质量、高效率地传输到光纤上，光学耦合系统是必不可少的。目前，半导体激光器与多模光纤耦合的研究已经发展到一个成熟阶段，耦合效率达到80%左右。本文主要用ZEMAX分析一种微球透镜来使得半导体激光器发出的激光尽可能的进入光纤中，即使耦合效率达到最大值.
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