用 OAS 光学软件做光纤耦合效率容差分析

1/引言本文以单透镜光路为研究对象分析透镜装配偏差对光纤入光能量接收量与耦合效率的影响基于 OAS 光学软件完成容差仿真评估。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/系统建模光路装配与光路搭建过程中透镜易发生偏轴偏移无法精准对齐系统主光轴进而引入光路误差、影响耦合性能。光路图4/理想的无偏差系统在OAS光学软件中配置接收光纤各项参数后软件可求解光束光纤耦合效率仿真结果显示耦合效率约为89.31%。强度分布及其切面图5/移动耦合透镜首先看透镜位置对光纤接受能量和耦合效率的影响OAS能够扫描位置和角度参数得出不同情况下的光纤接受能量。首先分析透镜位置偏差对光纤接收能量、光束耦合效率的影响使用OAS软件扫描透镜位置、角度参数即可获取不同情况下的光纤接收能量数据。以透镜沿系统光轴正向平移0.1mm工况为例该位移量幅度较小但光纤耦合效率已变为88.29%。移动后的光路图移动后辐照度分布及其切面图位置变化对耦合效率的影响• 位置的参数扫描结果对角度和位置分别进行参数扫描可以得到如下的结果。6/旋转耦合透镜进一步开展透镜位置与角度的联合分析。仿真结果表明当透镜同时产生沿光轴0.1mm平移偏差、0.1°旋转角度偏差时虽然角度微小但光纤耦合效率下降至6.88%。旋转后的光路图旋转后辐照度分布及其切面图角度变化对耦合效率的影响• 角度的参数扫描结果7/结论对于高精度光纤耦合系统光路元器件的微小失调偏差便会引发传输耦合效率大幅衰减。基于OAS光学软件的自动扫描仿真功能可精准模拟光路装配过程中的位置偏差、角度偏差并量化分析各项误差对光纤耦合性能的影响。