用 OAS 光学软件做光纤耦合效率分析

1/背景在光模块和医疗诊断的领域中往往需要用到光纤进行数据传输。本案例基于OAS光学软件通过单透镜实现光在两个光纤的传输并分析耦合的效率。2/参数设置• 系统参数- 波长550nm- 光源发散角2.86°- 光纤模场直径10um- 光纤NA0.153/光学建模使用OAS软件完成光学透镜建模光束经透镜聚焦后入射至接收光纤端面基于该仿真光路可精准求解光束光纤耦合效率。4/几何光学追迹构建接收光纤的光学模型依托几何光线追迹算法求解光路获取出射光线能量分布仿真结果表明全部入射光线均可收敛至10 μm孔径范围内经量化计算可得系统光纤耦合效率达99.888%。需要说明的是几何光线追迹基于理想光学假设开展仿真并未考量光束衍射、偏振等真实物理特性。• 光源非序列光源• 探测器辐照度探测器• 耦合效率99.88%光路图能量分布图5/物理光学追迹后续切换光束光源模型设置光源波长、发散角、束腰等核心光学参数依托上述参数完整复现光束固有物理特性。同步设置接收端光纤参数并执行光线追迹使用OAS光学软件完成仿真求解最终得到光束光纤耦合效率仿真结果显示该工况下耦合效率约为89.31%。• 光源光束光源• 探测器场探测器• 耦合效率89.31%光路图强度分布及其切面6/物理光学追迹结果OAS可以查看能量分布、强度分布、光束相位等数据。以及对应的切面图。7/结论对比本次仿真案例中几何光线与物理光学的计算结果两种仿真模式对应的光纤耦合效率分别为99.88%、89.31%。其中忽略光束物理特性的几何光线追迹求解得到的耦合效率为理想工况下的理论值基于OAS软件开展物理光学追迹与仿真分析则可以精准获取光束能量分布输出真实可靠的耦合效率结果。OAS具备高效便捷的光学系统建模能力可精准计算光束在光路传输过程中的能量分布与光纤耦合效率同时软件支持在单一工程文件内配置几何光源、光束光源两类光源模型针对同一套光学结构开展对照追迹与仿真分析。