【快速(su)入(ru)門】如何(he)為(wei)自(zi)由空(kong)間光(guang)纖(xian)耦合(he)選擇合(he)適(shi)的(de)光(guang)學元件？

【快速(su)入(ru)門】如何(he)為(wei)自(zi)由空(kong)間光(guang)纖(xian)耦合(he)選擇合(he)適(shi)的(de)光(guang)學元件？

想(xiang)要(yao)達到(dao)光(guang)纖(xian)傳輸的(de)jia效果(guo)，需(xu)要(yao)光(guang)纖(xian)具(ju)有(you)良好的(de)切(qie)割(ge)和(he)端(duan)面(mian)拋(pao)光(guang)。不僅(jin)如此，如果(guo)是(shi)自(zi)由空(kong)間光(guang)束耦合(he)到光(guang)纖(xian)，還需(xu)選擇正(zheng)確的(de)透(tou)鏡。

耦(ou)合(he)到多模(mo)光(guang)纖(xian)

為(wei)多模(mo)光(guang)纖(xian)選擇耦(ou)合(he)鏡片(pian)相(xiang)對(dui)來說(shuo)比較簡(jian)單。選擇壹個(ge)數(shu)值孔徑（NA）和光(guang)纖(xian)的(de)數值孔徑jie近(jin)的(de)光(guang)學元件，使(shi)光(guang)源(yuan)的(de)焦點(dian)大小(xiao)和(he)光(guang)纖(xian)的(de)纖(xian)芯大小(xiao)匹(pi)配(pei)，並使(shi)入(ru)射(she)圓錐(zhui)角不超(chao)過光(guang)纖(xian)數值孔徑的(de)反正(zheng)弦（Arcsine），來(lai)達到gao的(de)耦合(he)效率。具(ju)體(ti)如下：

圖1

將(jiang)壹束(shu)準(zhun)直(zhi)的(de)激光(guang)耦合(he)到多模(mo)光(guang)纖(xian)中(zhong)，其(qi)模(mo)型如圖1所(suo)示(shi)。y₂為(wei)光(guang)纖(xian)纖(xian)芯的(de)半徑，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)使(shi)得(de)透(tou)鏡聚焦的(de)光(guang)斑大小(xiao)小(xiao)於y₂。另壹個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)約束(shu)條件是(shi)，聚焦光(guang)束的(de)NA必須(xu)小(xiao)於光(guang)纖(xian)的(de)NA。

例如，將Newport HeNe激(ji)光(guang)器R-30990的(de)激光(guang)耦合(he)到F-MSD光(guang)纖(xian)中(zhong)，光(guang)束直(zhi)徑0.81mm，發散角1.0mrad，光(guang)纖(xian)纖(xian)芯直(zhi)徑50um，NA =0.20。我(wo)們(men)來(lai)看壹下用Newport物(wu)鏡M-20X（圖2）和(he)光(guang)纖(xian)耦合(he)器F-915或F-915T（圖3）進行(xing)耦(ou)合(he)的(de)情況(kuang)。物(wu)鏡的(de)有效焦(jiao)距9mm，聚焦光(guang)斑直(zhi)徑9um，NA=0.05。光(guang)斑直(zhi)徑和發散角都(dou)符(fu)合(he)光(guang)纖(xian)的(de)參數(shu)。

總(zong)而(er)言(yan)之(zhi)，將準(zhun)直(zhi)的(de)激光(guang)光(guang)源(yuan)耦合(he)到多模(mo)光(guang)纖(xian)不是(shi)壹個(ge)難(nan)題(ti)。如果(guo)用戶(hu)確保聚焦光(guang)束的(de)發散角小(xiao)於光(guang)纖(xian)的(de)NA，即(ji)能完成(cheng)有效的(de)耦合(he)。

耦合(he)到單(dan)模(mo)光(guang)纖(xian)

為(wei)單模(mo)光(guang)纖(xian)選擇合(he)適(shi)的(de)耦合(he)鏡片(pian)比較復雜壹些(xie)。在這種(zhong)情況(kuang)下，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)確定(ding)所(suo)需(xu)透(tou)鏡的(de)焦距(ju)。在高(gao)斯(si)光(guang)學中(zhong)，使(shi)用方程(cheng)^[1]f = D(πω/4 λ)

其(qi)中(zhong)，

f = 所需(xu)耦合(he)透(tou)鏡的(de)焦距(ju)

D = 準(zhun)直(zhi)後的(de)光(guang)源(yuan)在耦合(he)透(tou)鏡上(shang)的(de)光(guang)束直(zhi)徑

ω = 單模(mo)光(guang)纖(xian)的(de)模(mo)場直(zhi)徑

λ = 光(guang)源(yuan)的(de)波長(chang)

例(li)如，要(yao)將壹束(shu)HeNe激(ji)光(guang)（λ = 633nm, D = 1.2mm）耦合(he)到F-SV光(guang)纖(xian)（ω = 4.3um），得出(chu)焦(jiao)距f=6.4 mm。看壹下Newport公(gong)司的(de)M-系列(lie)物(wu)鏡，我(wo)們(men)發現(xian)焦(jiao)距(ju)匹(pi)配(pei)的(de)物(wu)鏡是(shi)M-20X（f=9mm）。

Newport公(gong)司提供561,562系列(lie)高(gao)精度(du)光(guang)纖(xian)耦合(he)調整架，多可(ke)達6軸(zhou)調(tiao)節。

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