Wie berechnet man den Verlust aufgrund der Gaußschen Strahldivergenz eines Lasers, der durch mehrere Linsen geht?
Bhamza
Um meine Frage besser zu erklären, muss ich eine kurze Beschreibung der Konfiguration geben, die in 2D-MEMS-Schaltern verwendet wird.
Die nächste Abbildung zeigt also eine Konfiguration eines 2D-MEMS-Schalters, ein Lichtstrahl kommt von einer Faser zum Eingangsport, wandert innerhalb des Schalters, bis er auf einen Spiegel trifft, der sich im stehenden Zustand befindet, um den Strahl zum Ausgangsport zu reflektieren.
Der Ausgangsstrahl aus der Faser ist breit, daher kollimieren sie ihn mit einem Kollimator am Eingang. Dieser Kollimator wird so gewählt, dass die Strahltaille am Spiegel des Worst-Case-Szenarios (dh längster Weg) minimal ist.
Dieser Pfad ist in der nächsten Abbildung dargestellt.
Während der Analyse des Leistungsverlusts gibt es einen Verlust aufgrund der Unvollkommenheit in der Reflexion des Spiegels, der von 1 % bis 3 % reicht, und es gibt einen Verlust aufgrund der Gaußschen Strahldivergenz und des Vorhandenseins des Spiegels 1d im Strahlengang. Laut den Papieren ist "der optische Signalverlust aufgrund der Gaußschen Strahldivergenz für einen Spiegel mit dem Radius R im Abstand z":
Normalerweise halten sie ein Verhältnis R/W(z) von 1,5 bis 2 ein.
Beachten Sie, dass sich der Strahl im freien Raum vom Eingangsanschluss zum Spiegel und vom Spiegel zum Ausgangsanschluss ausbreitet. Dies liegt daran, dass sich andere Spiegel als der Spiegel 1d im Ruhezustand befinden (d. h. sie befinden sich außerhalb des Strahlengangs).
Meine Frage ist:
Geht man jedoch von einem Fall aus, in dem sich der Strahl in ähnlicher Konfiguration ausbreitet, so gibt es an den Positionen der Spiegel von 1a bis 1c Schaltelemente mit gleichen Positionen und Abmessungen aus Glas, so dass der Strahl sich durch sie ausbreitet.
Welchen Einfluss würden diese Elemente von 1a bis 1c auf den Verlust aufgrund der Gaußschen Strahldivergenz haben? Wäre es die Summierung der Verluste unter Verwendung der bereitgestellten Gleichung bei unterschiedlichen Entfernungen, mit anderen Worten
Wenn nicht, warum dann? und wie kann ich es berechnen?
Referenz: CY Li et al., „Verwenden von 2x2-Schaltmodulen zum Bau großer optischer 2-D-MEMS-Schalter“
Antworten (1)
Chris Müller
Wow, das ist eine sehr ausführliche Frage. Danke für Ihre Bemühungen.
Lassen Sie uns Beugungseffekte ignorieren, die eine kleine Menge zusätzlicher Leistung aus dem Laserstrahl streuen. Der Verlust an den Elementen 1a bis 1d wird sich nicht einfach summieren. Dies liegt daran, dass die Leistung nur an einem der Spiegel verloren geht und nicht an den anderen Spiegeln verloren geht. Um also den Leistungsverlust durch das Abschneiden im gesamten Pfad zu berechnen, müssen Sie einfach den Leistungsverlust an dem Spiegel/Glas berechnen, wo der Strahl im Verhältnis zum Spiegel/Glas am größten ist. Eine genauere Berechnung des Verlustes, der Beugungseffekte enthält, würde wahrscheinlich eine Computersimulation erfordern.
Es gibt jedoch eine weitere Verlustquelle im System. Wenn Sie an den Elementen 1a - 1c ein blankes Stück Glas (ohne optische Beschichtung) verwenden, verlieren Sie etwa 3,5 % pro Schnittstelle . Mit 6 Schnittstellen (Vorder- und Rückseite der Elemente 1a - 1c) übertragen Sie
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Bhamza
Chris Müller