单模光纤章动跟踪耦合系统设计

发布时间：2021-10-16 21:48

　　在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激光章动跟踪系统进行了设计,主要包括激光器、准直镜、快速反射镜、耦合透镜以及光电探测器,并以光电探测器的能量反馈完成了激光章动跟踪算法设计。最后搭建了实验平台,对系统进行了实验测试。通过实验测试得到,在激光章动跟踪时单模光纤的耦合效率为53.5%,并测试了径向偏差以及光斑大小对耦合效率的影响,得到了相应的曲线。耦合效率满足系统要求,并且实验测试曲线与理论分析的仿真曲线基本一致。 

【文章来源】：液晶与显示. 2020,35(01)北大核心CSCD

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【部分图文】：

单模光纤模场简化模型

根据公式（5）可计算出，当光斑半径与光纤模场半径满足ω1/ω0=1.711且两者中心完全重合时，耦合效率可以达到的最大值η=81.45%。由以上公式中的变量间的关系得到图2中耦合效率与光斑大小、径向偏移之间的关系。图2中纵坐标为耦合效率，横坐标为光斑半径与光纤模场半径的比值，不同颜色曲线表示不同径向偏移时的耦合效率。从图中可以看出，随着径向偏差的增大，耦合效率急剧下降，因此要对径向偏差进行补偿。3 系统组成及算法设计

激光章动系统组成如图3所示，包括激光器、准直镜、快速反射镜（Fast Steering Mirror,FSM）、耦合透镜、雪崩光电二极管（Avalanche Photo Diode,APD）及控制系统。激光器发射的光束首先经过准直镜进行扩束，然后入射快速反射镜进行径向偏差补偿与激光章动，接着通过耦合透镜聚焦并耦合到单模光纤内，再由APD检测光功率，最后将APD输出的信号传输至控制系统。控制系统对光纤位置进行计算，并将信号反馈到快速反射镜中，以实现径向偏差补偿和章动幅度的优化。3.2 章动跟踪系统算法设计

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3440552