背景

在光模块和医疗诊断的领域中，往往需要用到光纤进行数据传输。本案例基于OAS光学软件，通过单透镜，实现光在两个光纤的传输，并分析耦合的效率。

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NA0.15

光学建模

使用OAS软件完成光学透镜建模，光束经透镜聚焦后入射至接收光纤端面，基于该仿真光路可精准求解光束光纤耦合效率。

几何光学追迹

构建接收光纤的光学模型，依托几何光线追迹算法求解光路，获取出射光线能量分布；仿真结果表明，全部入射光线均可收敛至10 μm孔径范围内，经量化计算可得系统光纤耦合效率达99.888%。

需要说明的是，几何光线追迹基于理想光学假设开展仿真，并未考量光束衍射、偏振等真实物理特性。

• 光源：非序列光源
• 探测器：辐照度探测器
• 耦合效率：99.88%

（光路图）

（能量分布图）

物理光学追迹

后续切换光束光源模型，设置光源波长、发散角、束腰等核心光学参数，依托上述参数完整复现光束固有物理特性。

同步设置接收端光纤参数并执行光线追迹，使用OAS光学软件完成仿真求解，最终得到光束光纤耦合效率，仿真结果显示该工况下耦合效率约为89.31%。

• 光源：光束光源
• 探测器：场探测器
• 耦合效率：89.31%

（光路图）

（强度分布及其切面）

物理光学追迹结果

OAS可以查看能量分布、强度分布、光束相位等数据。以及对应的切面图。

结论

对比本次仿真案例中几何光线与物理光学的计算结果，两种仿真模式对应的光纤耦合效率分别为99.88%、89.31%。

其中，忽略光束物理特性的几何光线追迹，求解得到的耦合效率为理想工况下的理论值；基于OAS软件开展物理光学追迹与仿真分析，则可以精准获取光束能量分布，输出真实可靠的耦合效率结果。

OAS具备高效便捷的光学系统建模能力，可精准计算光束在光路传输过程中的能量分布与光纤耦合效率；同时软件支持在单一工程文件内配置几何光源、光束光源两类光源模型，针对同一套光学结构开展对照追迹与仿真分析。