簡介：本文討論了如何使用FRED對球透鏡封裝的半導(dǎo)體激光二極管耦合到單模光纖進(jìn)行準(zhǔn)確的建模，這是在光纖通信領(lǐng)域很常見的一個光學(xué)系統(tǒng)。該模型演示了FRED傳播相干光場的能力、它的精確激光二極管束(Laser Diode Beam)光源模型以及準(zhǔn)確的計算光纖耦合效率。 #:ryw z+ //C3tW 模型 #R_IF&7 !acm@"Ea 在FRED模型中使用的半導(dǎo)體激光二極管是Mitsubishi(三菱) ML725C8F，這是一個InGaAsP / InP多量子阱(MQW)激光器，工作波長是1310nm。Mitsubishi光源說明書定義了輸出光束的在x和y方向的發(fā)散角分別是25和30度（遠(yuǎn)場功率分布的全1/e寬度)。沒有提及在x和y焦點位置的任何偏移，所以我們假定它們和光源處的分布是一致的。 Rs@2Pe$3 lq2P10j @ 我們在FRED中使用激光二極管束光源類型對激光二極管光源建模，以及設(shè)置光源產(chǎn)生相干輸出。 ByR%2_6& 圖1. 激光二極管光源編輯
aAY=0rCI- _YVp$aKDR 注意到在激光二極管光束光源的設(shè)置里面，發(fā)散角由功率的1/e2標(biāo)準(zhǔn)定義。這就要求制造商提供的發(fā)散角要乘以一個開方因子。 w_-v!s2 圖2. 球透鏡封裝的激光二極管耦合到光纖系統(tǒng)原理圖（側(cè)視圖）
g70B22!y '~?\NeO= 直徑為1.5mm的球透鏡是Mitsubishi激光二極管集成的一部分，它的位置在距離激光二極管發(fā)射表面1.88mm處。 ;>?NH6B, v=4,k G 在FRED中使用球形元件基元，就可以創(chuàng)建該透鏡。為方便起見，全局坐標(biāo)原點選在球透鏡的輸出表面與光軸的交點處。 eil"1$k 圖3. 全局坐標(biāo)原點的定義
~9.0:Fm< n6T@A;_g 值得注意的是，我們使用了FRED的N-BK7模型來定義球透鏡的材料，在1310nm波長處折射率大小是1.5036。 `Q d_Gu,M %X(iAoxbj 模型中使用的單模光纖(SMF)位于距離全局坐標(biāo)原點1.9mm處，它的結(jié)構(gòu)(由下圖定義)基于單模光纖的典型值。光纖纖心的半徑是5μm，且由直徑為125μm包層包裹著。纖心和包層的折射率大小分別是1.465和1.47，它們之間的折射率差為0.36%。 R
+H0+om j 7TCY$RcF,I 圖4. 單模光纖示意圖
