光纖耦合分析的案例
光纖建模和效率仿真！ASAP激光光纖耦合功能介紹研討會即將召開
ASAP 高級光學系統分析軟件在光纖建模和光纖耦合分析方面有著廣泛的應用。
在使用 ASAP 高級光學系統分析軟件進行光纖建模時，可以通過定義光纖的幾何參數、折射率分布、光源類型等信息來進行精確建模。然后，通過模擬光線在光纖內的傳播路徑和行為，可以分析光纖的傳輸特性、損耗、耦合效率等關鍵指標。
在這個過程中，確保光信號的高效傳輸和最小損耗是至關重要的。ASAP 高級光學系統分析軟件能夠模擬和分析光纖耦合過程中的各種光學現象。
光纖耦合分析
ASAP 高級光學系統分析軟件提供了一系列的工具和功能，用于模擬和分析光纖耦合過程。這些工具可以幫助工程師優化光纖的設計，確保光信號的高效傳輸。
通過 ASAP 高級光學系統分析軟件的物理光學分析功能，用戶可以研究光纖耦合過程中的衍射效應、偏振等波動光學現象，從而更好地理解和控制光的傳播特性。
教育資源和研討會
通過介紹“ ASAP 高斯光源、ASAP 光纖建模以及激光光纖耦合效率仿真”三大議題，研討會成員可以獲得關于光纖耦合系統設計的重要見解，從而進行必要的優化和改進。
武漢墨光科技有限公司是 ASAP 高級光學系統分析軟件的官方代理商，提供了豐富的教育資源和研討會，幫助用戶更好地理解和使用 ASAP 高級光學系統分析軟件進行光纖建模和光纖耦合分析。
我公司對于 ASAP 高級光學系統分析軟件的教育資源包括線上研討會、視頻演示、入門資料合集等，旨在提高用戶對 ASAP 高級光學系統分析軟件的認識和操作技能。希望廣大工程師和研究人員通過使用 ASAP 高級光學系統分析軟件可以優化光纖耦合系統的設計，提高系統的性能和可靠性。
研討會詳情：
免費研討會 | 《ASAP 激光光纖耦合功能介紹》，速來領福利！
展開 FRED案例展示：單模光纖耦合與容差分析
③仿真
FRED使用如下的方程來計算光纖耦合效率(CE)：
其中Einc是入射場分布，Efiber是光纖基模的場分布(由FRED根據光纖規格參數自動計算)。
一般來說，CE是一個復數，所以耦合功率實際上是：CEpower = Re[CE]2 + Im[CE]2
因此，我們要想精確的計算光纖耦合，需要在光纖入口的后面放置一個分析面來保證該表面的反射系數能夠準確的納入考慮之中。
非常重要的是，分析面是大于我們所期望的基模的模場直徑(MFD)，以便進行精確的重疊積分。同樣重要的是，我們應該意識到數值積分的精確性依賴于分析面中劃分網格的數目。在本例中，50μm寬的分析面上251×251的網格，可認為是足夠的。
圖10.分析面放置在光纖界面的后面
圖11.系統光線追跡和渲染圖
由FRED光纖耦合效率計算得出的返回值是兩個場分布之間的重疊部分，且沒有考慮入射場的功率。因此要想知道多少功率耦合到該模式中一定要做到以下兩步：
1.通過輻射照度的計算確定分析面處的功率值(P)
2.通過光纖耦合效率分析確定CE的值
耦合到光纖模式中的功率大小可以簡單的表示為P × CEpower。
追跡完從具有2048×2048個樣本點的光源發出的光線后，當我們計算輻射照度時，輸出窗口里就會顯示出到達光纖接口后面的分析面處的光源功率值。
圖12.計算輻照度的對話框
圖13.輻照度分析和分析面處的積分功率值
可以看出，5.256%的光功率到達了分析面（光源總功率為1 Watts）。為了確定到光纖模式中的耦合，這里使用了FRED光纖耦合效率分析。注意到0.005mm的光纖纖芯半徑在這里需要準確的輸入。
展開 Ansys Zemax | OpticStudio中的單模光纖耦合
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準確分析耦合效率在光纖耦合系統的設計中至關重要。本文演示了如何在OpticStudio中使用多種光纖耦合效率分析。
介紹
OpticStudio序列模式可以很好地模擬單模光纖耦合效率。本文演示了如何設置耦合系統，并研究了序列模式下可用于光束和光纖耦合分析的多種工具，包括近軸高斯光束傳播、單模光纖耦合和物理光學傳播。還討論了部分反射和材料吸收造成的損耗。
設置初始設計
本文介紹了一種商用光纖耦合器，它使用 SUSS MicroOptics FC-Q-250 微透鏡陣列耦合兩根康寧 SMF-28e 光纖。
制造商的數據如下。
·文章附件中的“單模耦合器.zmx”文件顯示了如何實現此系統。請注意以下事項：
·物體/鏡頭和鏡頭/圖像距離已手動設置為 0.1 mm，因為這大約是正確的值。此數字稍后將由優化程序計算
·拾取求解用于使最終的鏡頭圖像厚度與初始物鏡圖像相同。由于透鏡和光纖是相同的（在制造公差范圍內），光學系統應該以任何一種方式工作，因此應該是對稱的
·兩個透鏡的間隔設置為 2 mm，因為這是使用的實驗距離。同樣，這個距離將在后面通過嚴格的優化來計算
·系統光圈是使用第一個鏡頭背面的“按光圈大小浮動”設置的。這意味著系統光圈是由鏡頭的物理光圈設置的。我們通過該系統傳播的光纖模式可以被這個物理孔徑削波。在這種情況下，光纖模式明顯小于物理孔徑
·警惕術語“數值孔徑”的多種定義。它可以使用邊緣光線角的正弦，即強度下降到 1/e 的角度的正弦2（正如我們將看到的，這兩個定義在OpticStudio中的不同計算中使用）或強度下降到峰值1%的角度的正弦，如康寧所使用的那樣。定義很重要！
展開 激光二極管光源耦合到光纖
光源用128*128采樣點光線追跡與渲染
由FRED光纖耦合效率計算得出的返回值是兩個場分布之間的重疊部分，且沒有考慮入射場的功率。因此要想知道多少功率耦合到該模式中一定要做到以下兩步：
1.通過輻射照度的計算確定分析面處的功率值(P)
2.通過光纖耦合效率分析確定CE的值
耦合到光纖模式中的功率大小可以簡單的表示為P * CEpower。
追跡完從具有2048×2048個樣本點的光源發出的光線后，當我們計算輻射照度時，輸出窗口里就會顯示出到達光纖接口后面的分析面處的光源功率值。
圖7. 分析面處的積分功率值
可以看出，26.55%的光功率到達了分析面。為了確定到光纖模式中的耦合，這里使用了FRED光纖耦合效率分析。注意到0.005mm的光纖纖芯半徑在這里需要準確的輸入。
圖.8 光纖耦合效率分析對話框
點擊完OK后，結果會顯示在輸出窗口中。
圖9. 光纖耦合效率顯示在輸出窗口
可以看出，耦合效率為71.44%。因此，在這個系統總的耦合功率百分比為71.44%*26.55% = 19.0%。
ML725C8F激光二極管工作光源是在5mW，因此在該配置中，光纖傳輸的信號差點不到1mW。
對齊靈敏度
對于測定設計公差以及激光二極管/光纖包的可行性，理解光纖對齊靈敏度是非常有必要的。使用FRED腳本功能可以很容易的完成這件事。
展開 
FRED應用：激光二極管光源耦合到光纖的仿真
因此要想知道多少功率耦合到該模式中一定要做到以下兩步：
1.通過輻射照度的計算確定分析面處的功率值(P)
2.通過光纖耦合效率分析確定CE的值
耦合到光纖模式中的功率大小可以簡單的表示為P * CEpower。
追跡完從具有2048×2048個樣本點的光源發出的光線后，當我們計算輻射照度時，輸出窗口里就會顯示出到達光纖接口后面的分析面處的光源功率值。
圖7. 分析面處的積分功率值
可以看出，26.55%的光功率到達了分析面。為了確定到光纖模式中的耦合，這里使用了FRED光纖耦合效率分析。注意到0.005mm的光纖纖芯半徑在這里需要準確的輸入。
圖.8 光纖耦合效率分析對話框
點擊完OK后，結果會顯示在輸出窗口中。
圖9. 光纖耦合效率顯示在輸出窗口
可以看出，耦合效率為71.44%。因此，在這個系統總的耦合功率百分比為71.44%*26.55% = 19.0%。
ML725C8F激光二極管工作光源是在5mW，因此在該配置中，光纖傳輸的信號差點不到1mW。
對齊靈敏度
對于測定設計公差以及激光二極管/光纖包的可行性，理解光纖對齊靈敏度是非常有必要的。使用FRED腳本功能可以很容易的完成這件事。
與該FRED文件相關聯的共有三個內置腳本：
□ 縱向距離掃描
□ 橫向偏移掃描
□ 傾斜掃描
這三個腳本之間是相似的：通過用戶控制的步長，每個腳本調整了光纖的位置、計算了耦合系數并打印到輸出窗口或者到Microsoft Excel電子表格中(如果有需要)。
縱向對齊靈敏度
在距離掃描腳本文本的頂端，用戶輸入光纖的開始和結束位置，以及希望運行的掃描分辨率（步長）。
展開 VirtualLab：光纖耦合裝置的容差分析
摘要
在此示例中，選用了設計優良的光纖耦合透鏡，并針對不同公差因素（如光纖端面位置偏移和耦合透鏡傾斜）評估了耦合效率。
應用場景
應用場景：系統
應用場景：任務
模擬結果
耦合效率 vs. 光纖端面位置偏移
耦合效率 vs. 耦合透鏡傾角
光纖耦合系統的魯棒性容差分析
工作流程步驟
基本工作流程步驟
基本工作流程步驟
基本工作流程步驟
本案例專用工作流程步驟
本案例專用工作流程步驟
文件信息
更多閱覽
-光纖耦合透鏡對比分析
-光纖耦合透鏡參數化優化
展開 Ansys Zemax｜多模光纖耦合
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本文展示了利用幾何圖像分析特性來計算多模光纖耦合效率的方法。
還有使用IMAE操作數優化多模光纖耦合效率的方法。該方法只適用于包含大量模式的多模光纖。
簡介
我們可以使用OpticStudio中的幾何圖像分析（Geometric Image Analysis）來計算多模光纖的耦合效率。
如果想使用幾何光線來模擬多模光纖耦合，那么光纖的纖芯直徑至少要比波長大10倍以上，這樣纖芯可以支持很多很多的橫模。如果光纖是可以傳播二階或三階模的少模光纖，那我們必須使用物理光學來進行光纖耦合分析。在這篇文章中，“多模”定義為光纖支持太多種橫模了，以至于光纖可以被視為一個導光管。
當在物面上定義了一個具有確定尺寸和形狀的擴展光源后，幾何圖像分析可以生成任何表面的輻照度分布。此外，如果光線入射到待測面時的角度大于設定的閾值時，它可以過濾掉這部分光線。使用示例文件，我們將演示如何使用幾何圖像分析功能來計算多模光纖耦合效率。
使用幾何圖像分析計算多模光纖耦合效率
下載并打開本文示例文件。該系統模擬的是將光耦合到纖芯半徑為0.1 mm、數值孔徑為0.2的多模光纖中。現在，我們先暫時忽略空氣與玻璃分界面上(包括光纖上的分界面)產生的菲涅爾(反射)損耗。
纖芯的尺寸是通過在圖像表面上指定半徑為0.1 mm的圓型孔徑來模擬的。在此文件中，孔徑類型為“浮動（Floating）”，圓型孔徑的大小是用像面的半徑來控制的。
在分析選項卡（Analysis）>擴展場景分析（Extended Scene Analysis）>幾何圖像分析（Geometeric Image Analysis）下打開幾何圖像分析窗口：幾何圖像分析可以產生在任何表面的輻照度，從一個擴展的源與特定的尺寸和形狀在物體表面。
展開 Ansys Zemax | 多模光纖耦合
本文展示了利用幾何圖像分析特性來計算多模光纖耦合效率的方法。
還有使用IMAE操作數優化多模光纖耦合效率的方法。該方法只適用于包含大量模式的多模光纖。
下載
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簡介
我們可以使用OpticStudio中的幾何圖像分析（Geometric Image Analysis）來計算多模光纖的耦合效率。
如果想使用幾何光線來模擬多模光纖耦合，那么光纖的纖芯直徑至少要比波長大10倍以上，這樣纖芯可以支持很多很多的橫模。如果光纖是可以傳播二階或三階模的少模光纖，那我們必須使用物理光學來進行光纖耦合分析。在這篇文章中，“多模”定義為光纖支持太多種橫模了，以至于光纖可以被視為一個導光管。
當在物面上定義了一個具有確定尺寸和形狀的擴展光源后，幾何圖像分析可以生成任何表面的輻照度分布。此外，如果光線入射到待測面時的角度大于設定的閾值時，它可以過濾掉這部分光線。使用示例文件，我們將演示如何使用幾何圖像分析功能來計算多模光纖耦合效率。
使用幾何圖像分析計算多模光纖耦合效率
下載并打開本文示例文件。該系統模擬的是將光耦合到纖芯半徑為0.1 mm、數值孔徑為0.2的多模光纖中。現在，我們先暫時忽略空氣與玻璃分界面上(包括光纖上的分界面)產生的菲涅爾(反射)損耗。
纖芯的尺寸是通過在圖像表面上指定半徑為0.1 mm的圓型孔徑來模擬的。在此文件中，孔徑類型為“浮動（Floating）”，圓型孔徑的大小是用像面的半徑來控制的。
展開 1.4光纖耦合裝置的公差分析-訊稷
1.4光纖耦合裝置的公差分析-訊稷-20190524.pdf
在現代光學中，光纖存在于各種光學系統中，能夠將多 少光耦合到光纖中一直是人們關注的問題。耦合效率 對系統的對準十分敏感，特別是對于芯徑相對較小的 單模光纖。在本例中，我們選擇了一個設計良好的光纖 耦合透鏡，并根據光纖末端位置的偏移和耦合透鏡的 傾斜等不同的容差因素來評估耦合效率。
VirtualLab Fusion應用：光纖耦合系統的公差分析
摘要
在我們的上一期技術簡訊中，我們將焦點放在光纖耦合設置的參數優化上，采用快速物理光學建模和設計軟件 VirtualLab Fusion 為您提供的用戶友好型工具，以實現光纖耦合的最大效率，。然而，實踐中良好的光學設計的特征不僅在于可以最大化特定評價函數的參數的最佳組合。另一個關鍵方面是它的穩健性：由于設計過程中假設的條件在現實環境中無法完美滿足，因此合乎邏輯的下一步是分析系統幾何形狀的微小偏差如何影響整體結果。
為此，VirtualLab Fusion 中的參數運行允許用戶執行參數掃描。作為一個例子，我們分析了設計良好的光纖耦合透鏡在不同公差因素下的耦合效率，例如光纖末端位置的橫向偏移和耦合透鏡的傾斜。此外，下面提供了對參數運行的掃描模式的深入研究，其中研究了參數空間的二維區域（具有結果可視化的其他可能性）。
光纖耦合裝置的公差分析
在光纖耦合光學裝置中，耦合效率是根據光纖末端位置偏移和透鏡傾斜等公差因素進行分析的。
參數運行掃描模式
Parameter Run 文檔的掃描模式會生成一系列指定參數變化的所有組合的模擬，并提供適合的輸出選項。
展開 深圳線下培訓招生 | 激光光纖耦合&高級實戰（HUD、ARVR）
本次培訓的主題是上次投票中呼聲最高的Ansys Zemax 激光光纖耦合&高級實戰（ARVR、HUD），線下小班培訓模式，可面對面交流答疑，共同實操，在深圳的朋友們千萬不要錯過了！
本次兩場線下培訓既可單獨報名，也可一起報名享受優惠！以下為兩場培訓詳細介紹↓↓↓
01 Ansys Zemax 激光光纖耦合
激光光纖是近年來國內外激光技術領域的前沿和熱點方向，在工業、醫療、科學研究等領域有廣泛的應用需求。通過本次培訓密集輸入和練習互動后，對激光、高斯光束，單模、多模光纖耦合，公差分析等有深入了解，能快速解決工作中的需求。
02 Ansys Zemax 高級實戰（HUD、ARVR）
本次課程為 Ansys Zemax 光學設計的高級課程，涵蓋多個實例的深入研究，學員在課程中可以學習 HUD 的流程化設計思路及宇熠工程師結合多年經驗總結的有關 Ansys Zemax 實用技巧。
培訓信息
主辦單位：武漢宇熠科技有限公司
培訓主題：Ansys Zemax 激光光纖耦合 & 高級實戰（AR/VR、HUD 方向）
培訓形式：線下培訓
培訓時間：2023年8月14日-18日 (9:00-17:00)
培訓費用：光纖耦合(4000元/人) / 高級實戰(5000元/人)
培訓優惠：
1.兩場培訓一起報名可享折扣價；
2.三人及以上組團報名可享八折優惠；
3.兩種優惠形式不能疊加。
報名方式：
展開 
ZEMAX 線下培訓 |《激光光纖耦合培訓課程》開課啦！
ZEMAX 線下培訓 |《激光光纖耦合培訓課程》開課啦！
課程安排
第一天
· POP 物理光學傳播工具介紹，
· 光束質量分析，
· POPD 操作數的使用，
· 光纖耦合介紹，
· POP 單模光纖耦合實例等
第二天
· 多模光纖耦合，
· 單模光纖耦合工具箱的使用，
· 非序列激光、光纖建模，
· 光纖耦合器的公差分析等
課程收獲
POP 高斯光束建模
POP 單模及多模光纖耦合實例
光束質量分析
非序列激光、光纖建模等
課程信息
主辦單位：武漢宇熠科技有限公司
培訓地點：深圳
培訓講師：武漢宇熠科技有限公司光學高級工程師
培訓費用：費用均為 ￥ 4000 元/人 （包含午餐費用）
活動優惠：三人及以上組團報名可享受八折優惠！
課程日期：2020 年 11 月 13 日 - 14 日 （ 9 ：00 - 17 ： 00 ，為期兩天）
報名方式
聯系方式
電話：027-87878386
郵箱：sales@ueotek.com
請掃碼報名或者直接聯系我們報名參加培訓
聯系我們
展開 光纖耦合系統的公差分析
摘要
在現代光學中，光纖被運用在各種光學系統中。有多少光可以耦合到光纖中是通常被關注的問題。 耦合效率對系統對準比較敏感，特別是具有相對小內芯直徑的單模光纖。 在該示例中，我們選擇設計優良的光纖耦合透鏡，并且針對不同的公差因子評估耦合效率，例如光纖末端位置的偏移和耦合透鏡的傾斜。
建模任務
耦合效率與光纖末端位置偏移
耦合效率與耦合透鏡傾斜
走進VirtualLab
VirtualLab工作流程
?設置輸入高斯場
- 基本光源模型
?加載光纖耦合透鏡，例如來自Zemax文件
- 從Zemax導入光學系統
- 將光耦合到單模光纖的最佳工作距離
或者在VirtualLab中優化您自己的鏡頭
- 光纖耦合透鏡的參數優化
?使用“Parameter Run”掃描有關的公差因子
VirtualLab技術
文件信息
更多閱覽
- 用于光纖耦合的不同透鏡的比較
- 光纖耦合透鏡的參數優化
展開 [VirtualLab] 光纖耦合裝置的公差分析
摘要
在現代光學中，光纖存在于各種光學系統中，能夠將多少光耦合到光纖中一直是人們關注的問題。耦合效率對系統的對準十分敏感，特別是對于芯徑相對較小的單模光纖。在本例中，我們選擇了一個設計良好的光纖耦合透鏡，并根據光纖末端位置的偏移和耦合透鏡的傾斜等不同的容差因素來評估耦合效率。
建模任務
耦合效率與光纖末端位置偏移
耦合效率與耦合透鏡傾斜
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 設置輸入高斯場
- 基本光源建模 [教學視頻]
? 從Zemax文件加載光纖耦合透鏡
- 從Zemax導入光學系統 [用例]
找出最佳工作距離
- 將光耦合成單模光纖的最佳工作距離 [用例]
或者在VirtualLab中優化您自己的透鏡
- 光線耦合透鏡的參數優化 [用例]
? 使用Parameter Run掃描所關注的公差因素
- Parameter Run的使用文件 [用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
不同光纖耦合透鏡的對比
光纖耦合透鏡的參數優化
展開 光纖耦合系統的公差分析
摘要
在現代光學中，光纖被運用在各種光學系統中。有多少光可以耦合到光纖中是通常被關注的問題。 耦合效率對系統對準比較敏感，特別是具有相對小內芯直徑的單模光纖。 在該示例中，我們選擇設計優良的光纖耦合透鏡，并且針對不同的公差因子評估耦合效率，例如光纖末端位置的偏移和耦合透鏡的傾斜。
建模任務
耦合效率與光纖末端位置偏移
耦合效率與耦合透鏡傾斜
走進VirtualLab
VirtualLab工作流程
?設置輸入高斯場
- 基本光源模型
?加載光纖耦合透鏡，例如來自Zemax文件
- 從Zemax導入光學系統
- 將光耦合到單模光纖的最佳工作距離
或者在VirtualLab中優化您自己的鏡頭
- 光纖耦合透鏡的參數優化
?使用“Parameter Run”掃描有關的公差因子
VirtualLab技術
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- 用于光纖耦合的不同透鏡的比較
- 光纖耦合透鏡的參數優化
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