大范圍空間散射光到單模光纖的耦合.pdf

1、空間光與光纖的耦合目前已經(jīng)在軍事上以及民用中的許多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。這些應(yīng)用大多都在入射光與耦合系統(tǒng)距離很遠(yuǎn)時(shí)，因此需要耦合的光束可以看做近似平行光，如空間光通信的接收系統(tǒng);或者是光源與光纖距離非常近的情況，如內(nèi)窺鏡等醫(yī)學(xué)成像設(shè)備。但是目前將大范圍空間散射光有效地耦合到單模光纖中的研究還較少;當(dāng)被測(cè)物體較大時(shí)，光線就會(huì)從各個(gè)方向被物體反射出來(lái)，此時(shí)，耦合系統(tǒng)接收到的光線的角度較大。這種大范圍的空間散射光與單模光纖的耦合在許多領(lǐng)域都將能

2、得到很好地應(yīng)用。
　　本文對(duì)目前常用的幾種直接耦合、單透鏡耦合（包括球透鏡、非球面鏡、柱面鏡、自聚焦透鏡和錐形光纖等方式）以及望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)耦合方式進(jìn)行比較，同時(shí)分析了入射光分別為近距離點(diǎn)光源和散射光時(shí)三種直接耦合和單透鏡耦合方式耦合效率的不同結(jié)果。確定了本文中大范圍空間散射光與單模光纖的有效耦合需要重點(diǎn)分析的幾種可能比較實(shí)用的耦合方式。通過(guò)仿真分析，發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)有的光纖耦合技術(shù)，特別是單透鏡耦合，不適于將大范圍空間散射光耦合到單模光纖

3、中。并且在最后著重分析了望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)耦合方式。
　　耦合效率和接收視場(chǎng)是大范圍空間散射光耦合到單模光纖接收裝置的兩個(gè)重要的特性參數(shù)，本文以這兩個(gè)參數(shù)為主要依據(jù)，不但討論了影響光纖耦合效率的一些耦合因素，而且用點(diǎn)光源的徑向移動(dòng)來(lái)模擬從不同方向入射的空間散射光，并通過(guò)理論分析和ZEMAX軟件仿真，對(duì)比光纖接收裝置的幾種透鏡耦合方式在整個(gè)耦合系統(tǒng)完全準(zhǔn)直時(shí)的耦合效率，以及在滿足一定的耦合效率時(shí)接收視場(chǎng)的大小。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)重點(diǎn)分析的這幾