MATLAB激光的光纤导入和斩波系统设计(2)
2、工业领域：相比于传统方法的不够安全节能环保和低精度，利用激光技术非接触式的优点，可以对材料进行焊接加工或特殊处理。
3、医疗领域：常见的激光手术已经应用到近视眼、牙科等方面的治疗，相比于传统手术，激光手术非常安全，术后效果稳定且并发症极少。
1.2 国内外对半导体激光与光纤的耦合技术研究
1.3 软件的介绍
对实验测量激光光斑的方法主要有机械扫描法和面阵CCD探测法等[7]。这些方法可以测得激光光束的密度分布，聚焦光斑的直径等。市场上也出现了一些激光光斑形状分析仪器，如美国COHERENT公司采用了机械扫描法的Mode Master Beam Analyzer，以及美国PHOTO公司采用面阵CCD相机法的Beam Profiler2320光束分析仪和以色列OPHIR公司生产的Beam Star FX50激光光斑形状分析仪。本次实验考虑到实际操作环境，采用CCD进行激光光斑图像捕捉，并通过MATLAB对图像进行处理分析。
MATLAB（Matrix Laboratory 矩阵实验室）是美国MathWorks公司出品的用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境的商业数学软件。本次实验中，我们通过MATLAB强大的数据处理能力，对激光光场分布和光纤数值孔径的测量结果进行分析，减小了工作量以提高效率，呈现了良好的数据处理效果。
2 光纤
2.1光纤的结构
光导纤文简称光纤，是工作在光频的介质波导，其波导通常为圆柱形，传输特性取决于结构参数，即结构参数决定光信号在光纤传播时所受到的影响。光纤的具体结构如下图所示：
图2.1 光纤结构示意图
其中外面包层和内层纤芯分别是折射率为n2、n1的介质，且外面包层的折射率小于内层纤芯的折射率（n2＜n1）。光经过光纤端面进入纤芯后，遵循全反射原理进行传播。通常，为了在实际应用中对光纤进行保护，在其包层外面还会有一层保护层——套层[8]。
一般我们用以下参数对光纤的性质进行描述：
光纤直径：光纤纤芯的直径[8]。本次论文使用FIBERNET的62.5/125μm的多模光纤，即芯直径62.5±2.5μm，包层直径125±2μm。。
数值孔径（Numerical aperture，NA）的定义[8]为：
（2.1）
表征多模光纤接受和传输光能的重要参数，一般在0.14~0.5范围内。本次论文采用多模光纤进行耦合系统搭建，性质分析以多模光纤为主。单模光纤可以近似认为其数值孔径是0.1。其中αmax为接收角。2.1式在定义 远小于1时是有NA=n1 近似成立。NA是
传播常数：即为沿传播方向的模式传输[8]。
2.2 光纤的分类
光纤种类繁多，按照不同标准，也有着不同种类划分[8]。最常见的划分方式，是按照光纤中允许传输模式，可分为单模光纤和多模光纤。按照光纤材料的不同，也可将光纤分为塑料光纤、红外光纤和石英光纤。根据另一种常见的分类方法——光纤的纤芯折射率分布情况，可以将光纤分为阶跃或渐变折射率光纤。本次论文是基于多模光纤进行设计的一种用于超光滑表面积分散射测试的光源照明系统的耦合模块。
一般情况下，我们可以用归一化频率V对光波在光纤中的传播模式进行表示[8]，公示如下：
（2.2）