【摘要】：在光電探測器芯片的測試中,一般采用平面光纖垂直耦合的方式將光信號輸入。由于光纖與探測器光敏面離面耦合、高頻探針對探測器扎針以及顯微鏡觀測均在光電探測器芯片的垂直方向上,四者間的相對位置關(guān)系空間重疊程度高,這將會對測試造成一定影響,為滿足實(shí)驗(yàn)需求而進(jìn)行的繁瑣的位置調(diào)整和夾具載物臺等的選擇工作會耗費(fèi)大量的測試時(shí)間,降低測試效率。利用斜面光纖與探測器水平耦合的方式可以有效避免垂直耦合過程中存在的問題,減少搭建測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的時(shí)間,提高測試效率。本文主要研究斜面光纖與器件的光學(xué)耦合情況,主要是與光電探測器芯片的耦合,以具體的測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真結(jié)果,并且還利用光纖法珀腔效應(yīng)研究了空間光路的微距測量方法。1、首先利用Lumerical對斜面光纖出射光場進(jìn)行仿真,分別模擬了縱向偏移、橫向錯(cuò)位以及光纖角度扭轉(zhuǎn)等耦合誤差對耦合效率的影響,還研究了寬譜光源、不同切角的斜面光纖等對輸出光場的影響。2、設(shè)計(jì)斜面光纖與探測器耦合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),依據(jù)仿真結(jié)果,通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。3、搭建光纖微距測量系統(tǒng),分別利用兩平面光纖光纖端面,斜面光纖端面與探測器光敏面等作為光纖法珀腔,采用光譜儀和可調(diào)諧激光器進(jìn)行掃譜,通過頻譜分析與計(jì)算求出理論腔長值;同時(shí)通過側(cè)面高倍顯微鏡測量出實(shí)際腔長值與之相比較。圖58幅,表7個(gè),參考文獻(xiàn)58篇。
【圖文】：

與此同時(shí)，耦合效率以及封裝形式與光纖自身端面處理情況有很大關(guān)系［２５］。逡逑當(dāng)把平端光纖的光纖端面處理成一些特殊的形狀，如斜面光纖、球面光纖、楔形逡逑光纖、錐形光纖等，也非常有利于光纖與器件耦合，見下圖１－１所示。逡逑邐邋小允度，降低反射逡逑斜丨１１丨邋＼大角度？如４０度，光路變句逡逑／邐邐Ｊ邋增加入纖功申邋－逡逑邐邐邐Ｙ增大耦合功牛：逡逑光纖逡逑￣￣球ｉｆｉ丨邐聚熱逡逑＼邐邐１邋增加入纖功率逡逑圖１－１不同種類光纖端面逡逑１逡逑

由于單模光纖與有源器件或者無源器件耦合時(shí)存在橫向、縱向和角度偏移所造成逡逑的損耗［３Ｍ８］。模場耦合效率下降的很大一部分原因是由于光纖在空間中出現(xiàn)的對逡逑準(zhǔn)偏差損耗引起的［＾］。如下圖１－２所示，分別為對準(zhǔn)偏差的三種情況。逡逑－－工邋ｌｄ邋｜邐■邐—￣■逡逑￣邋邐邋———逡逑：逡逑Ｕ）側(cè)向偏移（軸線橫向偏移）邐（ｂ）縱向偏移（端面分離）逡逑（ｃ）角度偏移逡逑圖１－２光纖與器件耦合三種偏差情況逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１邋－２邋Ｔｈｒｅｅ邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ邋ｉｎ邋ｏｐｔｉｃａｌ邋ｆｉｂｅｒ－ｄｅｖｉｃｅ邋ｃｏｕｐｌｉｎｇ逡逑１．３．２模場失配損耗逡逑光能量并不是完全集中在光纖纖芯中傳輸，會有各種因素影響使得部分光能逡逑量從纖芯中進(jìn)入包層中繼續(xù)向前傳輸。而纖芯直徑并不能將光纖中的光能量分布逡逑反映出來，所以為表征光能量在纖芯區(qū)域的集中程度而提出模場直徑的概念［１＾］。逡逑模場直徑就是指在單模光纖中，，基模光分布在纖芯區(qū)域的狀態(tài)［４Ｍ６］。并且隨著基逡逑模越靠近纖芯區(qū)域的軸心線，光強(qiáng)會逐漸增大，直到基模處于纖芯軸心線處，光逡逑強(qiáng)會達(dá)到最大［４３＿４６］。所使用的波長會對單模光纖的模場直徑產(chǎn)生一定的影響，具逡逑體表現(xiàn)為當(dāng)所使用的波長增大時(shí)，相對應(yīng)的模場直徑也會變大［＾６］。以武漢楚星逡逑生產(chǎn)的光纖為例，當(dāng)光纖的中心波段為１３１０？時(shí)，模場直徑為９．２邋ｎｍ；當(dāng)光纖逡逑的中心波段為１５５０ｎｍ時(shí)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN15;TN253

【參考文獻(xiàn)】

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2 楊士娟;;單模光纖模場分布特性[J];激光雜志;2013年02期

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4 何景秋;葉玉堂;王昱琳;胥Z

本文編號：2685829