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1、第21卷第1期福建师范大学学报(自然科学版)Vol.21No.12005年3月JournalofFujianNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Mar.2005文章编号:1000-5277(2005)01-0036-05C-lens准直特性分析1121胡海蕾,陈荣,赖爱光,谢树森(1.福建师范大学激光与光电子技术研究所,福建福州350007;2.福建省光学技术研究所,福建福州350001)摘要:运用矩阵光学理论结合高斯光束的复参数传输规律对新型的微光学元件C-lens的准直特性进行定量分
2、析,确定了光纤头与C-lens之间距离的最佳范围,并推导出了C-lens光纤准直器工作距离的解析表达式和特性曲线.研究结果对C-lens的设计与优化及提高C-lens光纤准直器的性能有实用价值.关键词:C-lens;高斯光束;光纤准直器;工作距离中图分类号:TN929.11文献标识码:AAnalysisofC-lensCollimatingProperty1121HUHai-lei,CHENRong,LAIAi-guang,XIEShu-sen(1.InstituteofLaserandOptoElectronicsTechn
3、ology,FujianNormalUniversity,Fuzhou350007,China;2.FujianInstituteofOpticalTechnology,Fuzhou350001,China)Abstract:ThecollimatingpropertyofC-lens,anewlyinventedmicroopticalcomponent,wasanalyzedwiththetransmissionmatrixofC-lensaccordingtothematrixopticsandtheABCDpropagat
4、ionprincipleofGaussianbeam.TheoptimalrangebetweenfiberpigtailandC-lensandtheexpressiontogetherwiththecurveofworkingdistanceofC-lensisobtained.Theresultsoftheresearchcanbeveryvaluableinawiderangesuchasthedesign,optimizationofC-lens,andtheimprovementofqualityofC-lensfib
5、ercollimator.Keywords:C-lens;Gaussianbeam;fibercollimator;workingdistance通常光纤通信系统所用的光源是从激光器发出的激光光束,其特点是场振幅沿径向作高斯函数衰减,具有很好的单色性、方向性以及高强度.根据光波导理论,激光光束在单模光纤中按基模高斯光束进行传播,因此基模高斯光束在介质中的传播特征是设计光通信器件的基础.随着光纤通信的迅速发展,国际上对光无源器件的需求也急剧增加.在光隔离器、光环形器、光开关、光衰减器、光波分复用器等光无源器件的工作过程中,对高斯光束
6、的准直性要求非常高,即要求高斯光束的发散角非常小,从而实现其在光路中最大效率的传输与耦合,使有限的光束能量能得到充分的利用.光纤准直器的作用就是将光纤中出射的发散光经准直后变成发散角极小的近似平行光束或者将平行光束会聚进入光纤,以此来提高光器件的耦合效率.传统用来制作光纤准直器的主要元件是渐变折射率透镜,即[1]GRIN-lens.这种折射率沿径向变化的微光学元件在早期光器件的制作中被大量采用,但由于其成本高及工作距离有限而无法满足光器件向低成本、高性能方向发展.C-lens作为我国自主发明的一种新型的微光学元件,与传统的GRIN
7、-lens相比具有成本低、长工作距离时的低插入损耗、工作距离范围大等一系列的优点.近期该元件在光通讯领域获初步应用,就受到国际上各大光纤通信器件厂商的广泛收稿日期:2004-04-25基金项目:福建省科技厅基金资助项目(K02030)作者简介:胡海蕾(1979—),男,湖北黄石人,硕士研究生.第1期胡海蕾等:C-lens准直特性分析37关注.但有关C-lens基于高斯光束的准直特性及其对C-lens光纤准直器重要参数—工作距离的影响尚未见报道,本文就该问题进行探讨.1C-lens结构原理石英光纤在可见光波段有强烈的吸收特性,
8、因此光纤通信系统所有的波长均为红外波段的不可见光,这一点决定了C-lens在材料上与普通透镜的不同,它采用了一种在光纤通信波段具有高折射率的材料,这种材料具有良好的耐酸碱腐蚀性,并且在C-lens两个端面镀增透膜的情况下,对光纤通信所用波段有着极高
