注：

• 光束直径曲线为根据光纤模场直径4.3 μm模拟得到的准直状态下0-10米处的数据，此数据为仿真的理论值，可供客户参考；
• 色差曲线为工作波段内不同波长对应的偏移值，此数据为仿真的理论值，可供客户参考；
• 镀膜曲线为镜片同种材质测试片的实测数据，但因不同批次之间存在微小差异，此透过率为典型值供参考；

光纤准直器

一、定义

光纤准直器是光纤信号传输中的一种常用的无源光器件。光纤准直器可以将光纤输出端的发散光经由内部的透镜转变为准直光（平行光），也可将自由空间内的平行光耦合进光纤之中。光纤准直器与光纤的连接方式主要有两类，第一类为与裸露光纤直接接触，此种方式较为简便，准直器通常永久连接在光纤上；第二类光纤准直器与光纤连接器之间存在机械截面，此类准直器可以很方便的从光纤接头上安装或者去除。用户可根据实际需要选用不同接头类型，例如PC、APC及SMA等。

二、特点

1.将光纤输出的发散光转变为准直光；

2.根据实际需求选用适配类型接头的光纤准直器。

三、说明

光纤模式是光波在光纤中传输过程中稳定存在的场分布形式，单模光纤出射光通常具有高斯分布，基模在纤芯区域轴心线处光强最大，随着偏离轴心线的距离增大而逐渐减弱。通常用模场直径（MFD，光强降低到轴心线处最大光强的1/e2的各点中两点最大距离）表征在单模光纤的纤芯区域基模光的分布状态。

在使用准直器对光纤输出光进行准直时，主要需要注意三个参数：光束发散角、输出光束直径及最大束腰距离。根据发散角定义，理论上可以使用以下公式估算该发散角（全角）：

\( \theta \approx \frac{MFD}{f } \cdot \frac{180}{ \pi} \)

其中，f是准直器的焦距。此公式适用于单模光纤，多模光纤输出光往往呈现非高斯分布，若套用此公式得出的发散角会小于实际发散角。

消色差大口径光纤准直器在长距离应用上有着极小的发散角，详情可见曲线页面633 nm时0-10米范围下的光束直径；

输出光束直径则可根据下式进行近似计算：

\( d \approx 4\lambda \frac{f}{\pi \cdot MFD} \)

其中，λ为入射光波长；实际传输中由于发散角的存在，输出光束为维持准直，其束腰距离透镜存在一个最大距离，称为最大束腰距离，近似为：

\( z_{max}\approx f+\frac{2f^{2}\lambda }{\pi\cdot MFD^{2}} \)

四、消色差大口径光纤准直器

1.色散焦移

消色差大口径光纤准直器为消色差设计，在指定的工作波长范围内使用时，只会引入极小的纵向色差，即色散焦移。准直器用作耦合器时产生的焦移详见曲线页面的400-650 nm范围内的理论色散焦移。曲线图给出了在工作波长范围内，焦平面位置与理论焦面位置的偏移距离（详见曲线标签页）。

2.多模性能

消色差大口径光纤准直器的大视场设计使得其非常适合与多模光纤一起使用，使用消色差大口径光纤准直器连接圆形到线形多模光纤束，光源为卤素光源。消色差大口径光纤准直器将光纤输出的光成像到距离约0.35 m的观察屏上，该距离是消色差大口径光纤准直器的最近对焦距离，成像效果如下图所示。

图 1 多模线型光纤束成像效果图

上图表明消色差大口径光纤准直器对于多模光纤束有出色的离轴成像性能，全部7个光纤纤芯都有明显、清晰的成像点。对于大尺寸多模光纤，我们的消色差大口径光纤准直器也不会有明显的渐晕（与中心相比，边缘的能量强度降低）。

当准直器的对焦距离有限时，会产生多模光纤纤芯成像。下图为多模光纤纤芯成像示意图。

图 2 多模光纤成像示意图

随着准直器对焦距离的改变，成像光斑的大小也会发生变化。可根据下式近似计算成像光斑大小：

\( Image Size=Core Diameter( \dfrac{Diatance from Collimator Housing}{Focal Length}-1) \)

下图为使用消色差大口径光纤准直器时，纤芯成像光斑直径的理论值与对焦距离的关系。

图 3 多模光纤成像光斑直径与对焦距离关系图

3.准直

可以使用剪切干涉仪测试相干光束是否准直，使用LBTEK TSI100剪切干涉仪测试消色差大口径光纤准直器连接532 nm激光器后出射的光束，下图为剪切干涉仪干涉条纹图，可以看出干涉条纹平行于参考线，说明由消色差大口径光纤准直器准直后的光束为准直状态。

图 4 剪切干涉仪干涉图样

4.使用说明

图 5 大口径准直器示意图

由上图所示各部分分别为：1.光纤接口；2.对焦锁紧螺钉；3.对焦距离调节环；4.对焦距离指示刻线；5.对焦距离基准刻线；6. SM1外螺纹。

可以旋转对焦距离调节环使对焦距离在无限远和最近对焦距离之间改变，在调节过程中只有对焦距离调节环会转动，其余部分不受影响。为了提高稳定性可以使用附带的1.5 mm六角扳手拧紧外壳侧面的对焦锁紧螺钉来锁定对焦距离。准直器边缘的SM1外螺纹可用于连接一英寸透镜套筒或者直接集成到我们的同轴系统中。