调节说明

一、结构

可调焦准直器，由安装卡环，透镜，透镜安装座以及准直器套筒，4个结构组装而成（图1）。套筒中包含焦距调节孔位，焦距固定螺纹孔位，其他光学安装固定螺纹孔位，以及光纤固定螺纹孔位（图2）。

图1 准直器结构

图2 准直器螺纹孔位

二、准直调节

方式一：查看光斑进行准直调节

具体步骤如下：

1.将可调焦准直器固定在夹具（建议使用3轴以上可调夹具）上，保证其在调节过程中不可被移动；

2.按照图示安装光路，保证光路位于同一高度，同一水平线上，将光束质量分析仪安装在标准距离后位置（标准距离越远，调节准直精度越高）。

图3 光斑法调节光路

3.通过ZEMAX，计算出该标准距离下，光斑大小的理论值。

3.1打开该产品下的ZEMAX文件,这里举例使用11mm焦距产品。设置①光纤数值孔径以及波长，以及设置查看光斑的标准距离（举例使用的标准距离为500mm）。

图4 ZEMAX操作步骤1

3.2将透镜与光纤之间的距离设置为变量，在使用函数进行优化最佳距离，查看光斑

图5 ZEMAX操作步骤2

3.3在使用函数GBPD与GBPS，其中GBPD此操作数用于返回近轴高斯光束发散角,GBPS操作数可以返回由近轴高斯光束分析工具计算的近轴高斯光束大小。在操作函数中选中像面(面4），选中波长，输入W0（光纤的模厂半径MFD/2，常见可见图7），将发散角函数GBPD权重设置为1，执行优化,刷新评价函数编辑器，在GBPS评估那栏查看光斑大小。（光斑大小为半径，单位为mm）可看到举例光斑为1.018mm即光斑直径为2.036mm。

图6 ZEMAX操作步骤3

常用光纤型号参数表

4.使用调节：将麓邦偏心调节件10EK-10，插入调节孔位中，然后转动偏心调节件，调节透镜前后距离，查看光束质量分析仪光斑值，当达到标准距离的光斑值时，即可停下调节。固定焦距螺纹，即可调节完成。

图7 调节示意图

方式二：查看发散角进行准直调节

具体步骤如下：

1.按照图示搭建光路，调试系统保证各光学元件的光轴位于同一高度，同一水平线上。将光束质量分析仪安装在标准透镜后焦平面位置。需注意准直器出射光斑需要打在标准透镜中心位置，且聚焦透镜选择焦距越大，调节准直精度越高。

图8 发散角法调节光路

2.使用调节：将麓邦偏心调节件10EK-10，插入调节孔位中，然后转动偏心调节件，调节透镜前后距离，查看光束质量分析仪光斑值，调节至最小光斑时，即为最小发散角，可判定为最准直状态。

图9 调节示意图

可调焦准直器

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。

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、可调焦准直器

1.机械性能

可调焦准直器内部采用镍铜合金，有优秀的机械性能，导电性能，和耐腐蚀性，对大多数酸、碱和盐水具有较好的耐腐蚀性。同时耐热性能优秀，该合金在一定程度上能够承受较高的工作温度而不丧失其机械性能或发生显著的物理形态变化。

可调焦准直器，安装透镜不采用点胶工艺，而是使用机械件固定，提供了更高的耐久性以及稳定性，同时机械固定不易受到温度、湿度等环境因素影响，从而增强了准直器的可靠性。同样当需要维修与更换时，机械固定的设计使得维修与更换配件都更为简单与快捷。

2.光学性能

内部光学元件采用非球面透镜，用于准直单一波长，并针对球面像差进行校正。设计波长下提供衍射极限性能，它镀有A/B/C膜层，分别用在350-700nm，600-1050 nm，1000-1700 nm。焦点位置随波长变化很大，因此准直器必须在波长发生任何变化后需要重新校准。校准步骤可参考调节说明，由于模压非球面的制造过程镜头性能是有限的，这种镜头类型适合UHV应用。

3.焦点调节

光纤端面和准直光学器件之间的距离通过麓邦10EK-10偏心件进行调节。调节焦距时镜头不旋转。最终焦距设置由两个径向排列的夹紧螺钉锁定如图1所示。此外，光学附件可以安装在准直器的前面。

图1 可调焦准直器螺纹孔位图