计量学报

作者：王艺轩, 郭斌, 刁晓飞, 胡晓峰, 罗哉

关键词：几何量计量,高斯光束,单模光纤,耦合效率,光学系统,ZEMAX,角度误差

基金：国家重点研发计划(2023YFF0616204)

为了定量分析高斯光-单模光纤耦合效率的影响因素，基于高斯光束和单模光纤的耦合原理设计了一套光纤耦合光学系统方案。通过理论推导得到了单模光纤耦合效率的数学表达式，利用ZEMAX光学设计软件对所设计的光学耦合系统方案进行了详细的仿真分析，定量评估了透镜焦距、光束与透镜间的夹角、以及光纤端面与透镜焦点间的相对位置偏差等关键参数对耦合效率的影响。实验验证了仿真数据的准确性，在透镜理想焦距为11 mm的条件下，在理想焦距的0.28至1.67倍变化范围内，光纤耦合效率能够保持在一个较优的水平。角度误差对耦合效率的影响极为显著，轴向误差的容忍度比径向误差大一个数量级，为高斯光束与单模光纤耦合效率的优化提供了理论依据和实验支持。

来源：2025年第9期

《计量学报》期刊编辑部

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