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【快速入门】如何为自由空间光纤耦合选择合适的光学元件?
发布时间:2020-09-02   点击次数:283次

【快速入门】如何为自由空间光纤耦合选择合适的光学元件?

 

想要达到光纤传输的最jia效果,需要光纤具有良好的切割和端面抛光。不仅如此,如果是自由空间光束耦合到光纤,还需选择正确的透镜。

 

耦合到多模光纤

为多模光纤选择耦合镜片相对来说比较简单。选择一个数值孔径(NA)和光纤的数值孔径最jie近的光学元件,使光源的焦点大小和光纤的纤芯大小匹配,并使入射圆锥角不超过光纤数值孔径的反正弦(Arcsine),来达到最gao的耦合效率。具体如下:

1

将一束准直的激光耦合到多模光纤中,其模型如图1所示。y2为光纤纤芯的半径,我们需要使得透镜聚焦的光斑大小小于y2另一个重要的约束条件是,聚焦光束的NA必须小于光纤的NA。

 

例如,将Newport HeNe激光器R-30990的激光耦合到F-MSD光纤中,光束直径0.81mm,发散角1.0mrad,光纤纤芯直径50um,NA =0.20。我们来看一下用Newport物镜M-20X(图2)和光纤耦合器F-915或F-915T(图3)进行耦合的情况。物镜的有效焦距9mm,聚焦光斑直径9um,NA=0.05。光斑直径和发散角都符合光纤的参数。

 

总而言之,将准直的激光光源耦合到多模光纤不是一个难题。如果用户确保聚焦光束的发散角小于光纤的NA,即能完成有效的耦合。

 

耦合到单模光纤

为单模光纤选择合适的耦合镜片比较复杂一些。在这种情况下,我们需要确定所需透镜的焦距。在高斯光学中,使用方程[1]f = D(πω/4 λ)

其中,

f = 所需耦合透镜的焦距

D = 准直后的光源在耦合透镜上的光束直径

ω = 单模光纤的模场直径

λ = 光源的波长

例如,要将一束HeNe激光(λ = 633nm, D = 1.2mm)耦合到F-SV光纤(ω = 4.3um),得出焦距f=6.4 mm。看一下Newport公司的M-系列物镜,我们发现焦距最匹配的物镜是M-20X(f=9mm)。

 

Newport公司提供561,562系列高精度光纤耦合调整架,最多可达6轴调节。

 

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