远距离准直器

一、光纤准直器原理

      光纤准直器通过透镜能实现将从发散角较大（束腰小）的光束转换为发散角较小（束腰大）的光束，从而以较低损耗耦合进入其他光学器件。一般，我们将从光纤中的出射光束认为是基模高斯光束。光纤准直器的传输模型如下图所示：

图1 光纤准直器原理示意图

其中，q_i（i=0,1,2,3）分别表示光纤端面，透镜入射面，透镜出射面，和出射光束的束腰处的q参数，而W₀₁和W₀₂分别表示透镜变换前后的束腰；l表示光纤端面与透镜间隔，l_w为准直器的设计工作距离，f为高斯光束的共焦参数。

二、关键参数计算

1.发散角的理论近似计算方式

    1.1 使用输出光纤的模场直径（MFD）计算（适合理论计算）

其中，MFD是模场直径，f是准直器焦距。

    1.2 利用准直器输出光束不同位置处的光斑尺寸计算（实际测试更方便实用）

其中，l₁、l₂分别为距准直器透镜端面的距离（l₂>l₁）,d1和d2分别为l₁、l₂光斑的直径。

2.输出光束直径的理论近似计算 

其中，λ是所用光的波长，MFD是模场直径，f是准直器的焦距。测试时，可用光束质量分析仪测试各位置处光斑，光斑尺寸的定义一般为能量中心距离能量衰减至中心能量1/e²位置时的尺寸为光斑半径值。

三、远距离准直器

远距离准直器内部包含3片光学镜片，具有极好的准直效果和耦合空间光的能力，外壳采用硬铝发黑材料，能够减少外壳反光，同时提高耐腐蚀性以及表面硬度。由于三片式结构设计，使得其拥有及其优秀的消像差效果，同时让其在长焦距的情况下，拥有较为紧凑的结构设计。