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【快速入門】如何為自由空間光纖耦合選擇合適的光學(xué)元件?
更新時(shí)間:2020-09-02   點(diǎn)擊次數(shù):7311次

【快速入門】如何為自由空間光纖耦合選擇合適的光學(xué)元件?

 

想要達(dá)到光纖傳輸?shù)膉ia效果,需要光纖具有良好的切割和端面拋光。不僅如此,如果是自由空間光束耦合到光纖,還需選擇正確的透鏡。

 

耦合到多模光纖

為多模光纖選擇耦合鏡片相對來說比較簡單。選擇一個(gè)數(shù)值孔徑(NA)和光纖的數(shù)值孔徑j(luò)ie近的光學(xué)元件,使光源的焦點(diǎn)大小和光纖的纖芯大小匹配,并使入射圓錐角不超過光纖數(shù)值孔徑的反正弦(Arcsine),來達(dá)到gao的耦合效率。具體如下:

1

將一束準(zhǔn)直的激光耦合到多模光纖中,其模型如圖1所示。y2為光纖纖芯的半徑,我們需要使得透鏡聚焦的光斑大小小于y2。另一個(gè)重要的約束條件是,聚焦光束的NA必須小于光纖的NA。

 

例如,將Newport HeNe激光器R-30990的激光耦合到F-MSD光纖中,光束直徑0.81mm,發(fā)散角1.0mrad,光纖纖芯直徑50um,NA =0.20。我們來看一下用Newport物鏡M-20X(圖2)和光纖耦合器F-915或F-915T(圖3)進(jìn)行耦合的情況。物鏡的有效焦距9mm,聚焦光斑直徑9um,NA=0.05。光斑直徑和發(fā)散角都符合光纖的參數(shù)。

 

總而言之,將準(zhǔn)直的激光光源耦合到多模光纖不是一個(gè)難題。如果用戶確保聚焦光束的發(fā)散角小于光纖的NA,即能完成有效的耦合。

 

耦合到單模光纖

為單模光纖選擇合適的耦合鏡片比較復(fù)雜一些。在這種情況下,我們需要確定所需透鏡的焦距。在高斯光學(xué)中,使用方程[1]f = D(πω/4 λ)

其中,

f = 所需耦合透鏡的焦距

D = 準(zhǔn)直后的光源在耦合透鏡上的光束直徑

ω = 單模光纖的模場直徑

λ = 光源的波長

例如,要將一束HeNe激光(λ = 633nm, D = 1.2mm)耦合到F-SV光纖(ω = 4.3um),得出焦距f=6.4 mm??匆幌翹ewport公司的M-系列物鏡,我們發(fā)現(xiàn)焦距匹配的物鏡是M-20X(f=9mm)。

 

Newport公司提供561,562系列高精度光纖耦合調(diào)整架,多可達(dá)6軸調(diào)節(jié)。

 

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