提問(wèn)：

1.在設(shè)置POP參數(shù)的時(shí)候，Beam Definition里面的X-Sampling和Y-Sampling里面的X-Width和Y-Width分別代表什么，需要根據(jù)什么進(jìn)行設(shè)置呢？Waist X和Waist Y需要怎樣進(jìn)行設(shè)置呢？

2.在Fiber Data中的Waist X?和Waist Y是代表光纖纖芯的半徑么？

在Waist X?和Waist Y設(shè)置為0.0046時(shí)，耦合效率為42%；
在Waist X?和Waist Y設(shè)置為0.01時(shí)，耦合效率為66.35%；
在Waist X?和Waist Y設(shè)置為0.015時(shí)，耦合效率為47.17%；
在Waist X?和Waist Y設(shè)置為0.02時(shí)，耦合效率為31.3%；

在通常的理解中，應(yīng)當(dāng)是纖芯的直徑越大，耦合效率也就越高，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣纖芯直徑增大，耦合效率減小的情況，還得向您請(qǐng)教。

3. 嘗試用光纖耦合工具箱計(jì)算相同的模型，也是一樣的問(wèn)題，

在NAx和Nay都設(shè)置為0.09時(shí)，計(jì)算出的耦合效率為91.58%；但是當(dāng)NAx和Nay都設(shè)置為0.12時(shí)，計(jì)算出的耦合效率為77.27%；當(dāng)NAx和Nay都設(shè)置為0.15時(shí)，計(jì)算出的耦合效率為61%；通常認(rèn)為數(shù)值孔徑越大，耦合效率也會(huì)增大，為什么在這里數(shù)值孔徑的增大會(huì)令耦合效率減小，還請(qǐng)您指點(diǎn)。另外是否NAx和Nay代表的是數(shù)值孔徑的大小，因?yàn)橐话銌文９饫w的數(shù)值孔徑為0.14左右，可是NAx和Nay通常在單模光纖情況下設(shè)置為0.09左右，請(qǐng)問(wèn)這是怎么計(jì)算出來(lái)的？

回答：

1. 在POP設(shè)置中的X-/Y-Sampling分別表示在X與Y方向上的采樣率，X-/Y-Width分別表示在X與Y方向上采樣列陣的尺寸。POP是基于波前傳播算法的，該波前傳播算法從根本上來(lái)說(shuō)是對(duì)每一個(gè)位置的波前，采用了一個(gè)列陣對(duì)其進(jìn)行采樣，并通過(guò)傳播這個(gè)列陣實(shí)現(xiàn)對(duì)波前的傳播。關(guān)于設(shè)置的話，Waist X/Y需要根據(jù)您所想要傳播的光束的束腰進(jìn)行設(shè)置，具體參數(shù)應(yīng)該是根據(jù)您所想要使用的光束來(lái)對(duì)應(yīng)的。

2. Waist X/Y可以理解為高斯形式的單模光纖所對(duì)應(yīng)的模場(chǎng)束腰半徑，在使用POP的時(shí)候可以直接將您單模光纖纖芯的半徑直接設(shè)置為Waist的值。對(duì)于Waist（即纖芯尺寸）越大，耦合效率不一定越高這一問(wèn)題，是由于在單模光纖耦合計(jì)算時(shí)，需要考慮到模式匹配造成的，也就是到達(dá)接受端的光束需要與接受端光纖的模式匹配（即束腰匹配或是發(fā)散角匹配），匹配程度越高，耦合效率越高。具體的耦合效率計(jì)算方式是通過(guò)重疊積分計(jì)算的，您可以在Help文件中搜索Coupling Efficiency找到詳細(xì)的計(jì)算公式。關(guān)于這一部分的詳細(xì)解讀，建議客戶報(bào)名參加我們的激光&光纖設(shè)計(jì)培訓(xùn)課程，里面有非常詳細(xì)的講解及示例。

3. 對(duì)于單模光纖耦合工具的耦合效率計(jì)算法則，是與POP中一樣的，需要考慮模式匹配的問(wèn)題。這里所使用的NAx/NAy的值是根據(jù)之前在POP中所使用的Waist大小而計(jì)算出來(lái)的。例如，Waist的值為0.0046mm，根據(jù)下列公式可以換算出光束或是光纖模式的發(fā)散角為約5.18度（波長(zhǎng)為0.00131mm）：

再通過(guò)NA= n*sinθ且n=1換算出NA大約等于0.09

希望上述回答可以解決您的疑問(wèn)，如果還有其他問(wèn)題，請(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)！

提問(wèn)：

非常感謝您的耐心解答，對(duì)于理解和應(yīng)用十分有幫助，對(duì)于您指點(diǎn)的三點(diǎn)，我想再明確一下：

1. 是否我通過(guò)設(shè)置POP的?Beam Definition 就可以表征光束，不用再設(shè)置光源的參數(shù)了？Aperture?和?Field是否可以不用設(shè)置了？

2. 根據(jù)公式，是否可以通過(guò)設(shè)置Beam Definition?中的?Waist X?和?Waist Y來(lái)表征高斯光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角？那么Aperture type?中選取?Object Space NA?，Apodization Type選取?Gaussian是否可以表征高斯光束？與POP有什么區(qū)別？

3. 解答2中您提到的Coupling Efficiency的計(jì)算公式是否為下式：

回答：

1. 這邊從功能的角度為您解釋一下。POP即物理光學(xué)傳播雖然是存在在序列模式當(dāng)中的，但是其起始光束的定義是在其Beam Definition中進(jìn)行定義的（但也只是定義了起始的光束而已），與System Explorer中通過(guò)Aperture設(shè)置給出的光源定義無(wú)關(guān)。但是在進(jìn)行POP分析的時(shí)候，您還是需要在System Explorer內(nèi)設(shè)置您系統(tǒng)的Aperture，用于定義您光學(xué)系統(tǒng)的尺寸；以及定義系統(tǒng)的各個(gè)視場(chǎng)，這樣才可以在POP中通過(guò)選擇Field，使得光束從不同的視場(chǎng)位置出射進(jìn)入系統(tǒng)傳播：

2. 根據(jù)公式，是可以進(jìn)行束腰尺寸和遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角之間的轉(zhuǎn)換的。需要注意到的是，這里進(jìn)行的轉(zhuǎn)換仍然是針對(duì)于在POP內(nèi)進(jìn)行起始光束定義的，與System Explorer內(nèi)的Aperture設(shè)置無(wú)關(guān)。您也可以通過(guò)將光束類型從Gaussian Waist改為Gaussian Angle，直接使用發(fā)散角來(lái)定義光束：

關(guān)于System Explorer內(nèi)的Aperture Type以及Apodization，是用于定義光線是如何通過(guò)系統(tǒng)孔徑的，與POP內(nèi)的光束設(shè)置無(wú)關(guān)。關(guān)于Apodization Type以及Factor的使用，我這邊節(jié)選了關(guān)于設(shè)為Gaussian時(shí)的情況解釋，關(guān)于更多的解釋可以在Help中搜索Apodization：

這個(gè)設(shè)置的主要目的是在于一些需要使用幾何光線建立類似分布來(lái)表征高斯光束的情況下使用。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在進(jìn)行多模光纖耦合的時(shí)候，需要定義發(fā)射端多模光纖的出射光線分布，這個(gè)時(shí)候可以將Apodization定義為Gaussian，并且根據(jù)您的需要來(lái)定義Apodization Factor。

3.該公式是用于計(jì)算Receiver Efficiency的重疊積分的公式，用于表征具體從光學(xué)系統(tǒng)的出曈出射的光有多少百分比可以進(jìn)入接受端光纖。同樣的還有System Efficiency，表征有多少比例的光源能量可以到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)出曈。Receiver Efficiency與System Efficiency的乘積才是我們成為Coupling Efficiency的總耦合效率。
系統(tǒng)效率：