光纤准直器件的技术关键介绍

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光纤准直器件的技术关键介绍
发布者：arkwdm 发布时间：2015.09.15 人气：1 文章来源：科海原创
        光纤准直器自聚焦透镜将光纤的出射光变为平行光如图1所示。其中F为光纤，其出光端与透镜点而的距离L0是由透镜长度Z0决定的，实际上，Z0需取值为小于或等于四分之一节距，如0.23P或0.24P，而L0则应保证光纤端面点上时，经透镜准直后的光线为与光轴平行光束，而当点光源处于透镜焦平面但距焦点有一定偏高时，出射光线虽仍为平行光束，但它与光轴有一夹角0，对比，一系列典型值的计算结果列于表1（GRIN参数√A=0.318\n0=1.595\z0=0.25P,光波长=λ=1300nm）


由此计算可知，光纤的出射光经自聚焦透镜准直后不会是绝对的平行光，只能是近似平行光，原因是光纤芯经有一定大小而并非理想的点光源，对于多模光，其准直光线束的半锥角极限值为0.73°，单模光纤的此值为0.15°.本文中将以此“半锥角”来衡量准直器作的平行度。
实际准直器件中的光纤与自聚焦透镜耦合是难以避免不完善的，不完善可分为两种类型，一种是光纤端面不在透镜焦平面上，另一种是光纤轴与透镜轴不平行，第一种不完善耦合直接影响准直光的平行度，即按照成象理论，当物距L0等与焦位参数 时，象距L-00,相当于在无穷远处成象，当L0＞S0时，L＞0，放大率m＜0，相当于在透镜出射端一方成倒立实象，当L0＜S0时，L＜0，m＞0,在透镜入射端一方成正立虚象，三种成象情况示与图2，显然，只有L0=S0最佳耦合情况。

第二种不完善耦合，即光纤与透镜轴有倾斜时，虽然不影响出射光的平行度，但使出射光束的轴线与透镜轴线产生一定偏离。如图3所示。

通过上面分析可知，光纤与自聚焦透镜耦合结构成优良准直器件的技术关键有两个，第一是光纤端面与透镜焦平面的对准精度，不妨称之为“对焦精度”。当然这里面包含对光纤端面的质量要求。不过，光纤端面对其轴的微小倾斜可以等效为第二种不完善耦合情况，第二个技术关键是光纤轴与透镜轴的同轴度，其中尤以光纤末端之芯区与透镜入射端是否同心为重要。
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