雷射經過光纖之後,為什麼光束質量會變差?

時間 2021-05-31 16:51:38

1樓:Dr.Apple

題主,一,你沒有提你所用的光源,是什麼樣的雷射器呢?

二,你沒有提你所用的光纖,是單模的還是保偏的?

簡單來說,光在光纖中傳播有兩個速度需要我們考慮,群速度與相速度。

據我所知,現在大部分的雷射器都不能產生完美的單色光,總有一定的偏差。那麼其在光纖中傳播時,每個單色光對應著不同的相速度,因此會產生色散,使得光脈衝出現展寬(正色散光纖)。如果是保偏光纖,入射光是脈衝光的話,o光和e光在快慢軸的傳播速度不同也會導致色散。

以上僅是些使得光束質量變差的常見例子,你覺得你提的問題太寬泛了,不好回答,僅給一些常見的例子。

2樓:a crysfer

先說結論:光束經過光纖,光束質量可能變好,也可能變差。

要理解這個結論,需要對光纖理論有一些基本了解。建議找一本專門的書看看,下面是一些提要。

對於光纖,通常要用「導波光學」的理論描述,此時用導波方程、耦合模方程模擬;但在大芯區直徑、高數值孔徑的情況下,也可以用「光線光學」的理論描述,此時可以用「光線追跡」模型來模擬(zemax,tracepro軟體的基本功能)。

光纖是一種光學波導,能夠容納一系列導波模式,而且只能容納有限個模式。下面是一些例子(3個導模):

不同的導模具有不同的光斑大小和發散角,所以具有不同的光束質量。導模可以根據它的有效折射率依次排列,通常第1個導模最像高斯光束,因此具有最好的光束質量,其他高階導模光束質量一般越來越差。

任何光束注入光纖,在數學上等同於分解到各導模和一系列輻射模上,最終輻射模消失,只有導模留下。所以,如果注入的光纖是單模光纖(只能容納1個導模),輸出的光束質量將極好,理論上接近高斯光束,但是因為輻射模的消失,功率會有損失。如果注入的光纖是超多模光纖,即便是高斯光束注入,只要沒有匹配好,也會有很多導模被激發,導致輸出光束質量變差。

估計你說模擬的光纖是超多模的光纖(芯區直徑遠大於波長,或者數值孔徑很大),此時輸入和輸出之間的光束質量應該沒有明確關係。

3樓:

1.光纖彎曲會產生色散,如果過度彎曲不僅會在光纖中激發高階模,還會導致全內反射條件失效從而引起模式洩露。

2.光纖的製造工藝導致的光纖不同部位的折射率分布不均勻,會產生瑞麗散射。

3.輸入光能量太高會引起非線性效應。

建議題主學習一下光纖光學!(),加油!

4樓:Coldwings

『光束質量』這個詞指的是光束基模成分所佔比例啊親……光束質量因子

R為實際光束的束腰半徑,R0為基膜高斯光束的束腰半徑,θ為實際光束的遠場發散角,θ0為基模高斯光束的遠場發散角。

所以說損耗的幾位……沒接觸過光纖光學吧……光束質量本身跟能量損耗沒任何關係,只與截面波前分布,或者說模式分布有關啊……

只能說真正的原因在於Zemax是光線追蹤,理論模型是純幾何光學,而要分析光束質量,你需要的工具是波動光學,Zemax拯救不了你。

5樓:Dawn Joker

手機碼字,不能回答的太細。

光纖種類有很多,有多模光纖和單模光纖,題主問的應該是單模光纖,那麼我們來看看。

光在光纖中傳播存在兩樣東西影響光源的說「質量":色散和衰耗。

單模光纖有很多態號:常見的有G.652,G.653。它們的區別是針對不同波長的雷射,色散和衰耗是不同的。

色散:這是由於光纖折射率不均勻等其他多種原因產生的。雷射通常是乙個波段,雖然很窄,單是依然會散射。這就是為啥你那個光的形狀畸變了。

衰耗:所有介質都會令光發生功率衰減,可以理解為介質把光吸收了。

其實還有很多專業原因,例如四波混頻等,就不研究這麼細了。

另外,如果彎曲的半徑過大,雷射是可以從光纖中射出去的。例如入射角度相對於彎曲部分光纖的介質交介面為零的時候。這時候,衰耗會非常大。

如果要達到題主的要求,只能是真空,所有介質的光纖都不可能做到。

6樓:

不是啊,zemax就是個ray tracing軟體,模擬光纖還做不到直的彎的區別對待。

這種情況你可以直接用個medium模擬光纖。

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