シングルモードファイバー結合効率係数

自社開発の「空間光シングルモードファイバーパッシブカップリングテストプラットフォーム」を使用して、カップリング効率を測定しました。 プラットフォームは、光検出器の光出力を記録しながら、圧電セラミックを備えたコンピューターによって制御されます。 組立テストは自動的に完了するため、測定時間が短く、測定結果に対する環境の変化の影響が軽減されるため、精度が高くなります。

図4宇宙光シングルモードファイバー結合効率の試験結果

表2さまざまな1 / F＃条件下での結合効率

結合に使用される光ファイバは市販のシングルモード光ファイバジャンパであり、光ファイバの端面はコーティングなどの特別な処理はされていません。光源の波長はλ= 1 310 nm、カップリングレンズの直径は2a = 4 mm、カップリングレンズの焦点距離はf = 20 mmであるため、カップリングレンズの相対開口の逆数1 / F＃= 0.200です。テスト結果を図4に示します。測定された最大結合効率ηmax= 0.61。この図は、アライメントの偏差が異なる場合の結合効率、つまり収束点がファイバーの端面でスキャンされるときの結合効率を示しており、3次元グラフで表されています。

相対開口最適化の理論的解析結果を検証するために、相対開口結合効率テストの複数のセットが実行されました。結果を表2に示します。

実験結果には、理論解析曲線と同じ傾向があり、理論解析法の正確性を検証しています。ただし、実験結果の一部のデータ値は理論結果と矛盾しており、テストに使用される光学デバイスの品質を改善する必要があることを示しています。

4結論
光ファイバデバイスは、自由空間光通信において重要な用途があります。長距離伝送される空間光をシングルモードファイバに結合するのは精密工学です。カップリングレンズの相対的な開口を最適化することにより、より効率的なカップリングを実現できます。理論計算では、レンズの相対開口が0.203および0.211の場合、1 310 nmレーザーの最大結合効率は82.54％であり、1 550 nmレーザーの最大結合効率は82.69％であることが示されています。品質の制約やその他の要因を使用して、ファイバ端面に反射防止コーティングを適用したり、高精度の光学システムを設計および処理したりすることにより、空間光シングルモードファイバ結合の効率を高めることができます。ミスアライメントが発生すると、結合効率が低下します。アライメント偏差と結合効率の関係曲線は、ファイバ端面の光場分布に似ており、エンジニアリングで簡単に計算できます。