光纤端面不同位置处光线准直问题

houshannanhai · 发表于 2012-9-6 00:06:15

一般光纤准直的光学设计，我们首先要保证的是轴上光束平行。如图1

图1
实际光纤不是一个点光源，而是有一定高度，那么不同光纤端面所发出的光束是否也要准直呢，类似于不同视场的光也要准直？但是我看了一些文献很少提到轴外光线也要准直。大部分文献所提到准直效果，根据我对他们文献里图片的估计应该都是轴上的。
姑且也考虑轴外的。如图2

图2
在zemax的入瞳类型设为数值孔径，视场设为物高即为光纤的半高。如图2。
如果要考虑轴外光线的准直，那是否还要保证准直后轴外光线和轴上光线必须平行呢？如图3
感觉问题无限放大。这样两片镜子感觉很难做到

图3
实际我个人理解，光纤准直要也许不要这么复杂。我看过关于激光经过光纤传导后的文章，激光经光纤传导后不能严格认为出射光束为高斯光束，其M2变得极大，光束能量分布均匀化。光束束腰和发散角与入射激光与光纤有关，略小于光纤芯径和数值孔径。即使不为高斯光束，那么也可按照高斯光束或者几何光束处理，只考虑轴上光束的准直，将光源看作点光源或者面光源，以几何光束或者光束处理，不管是怎么处理，光线依然是轴上传播。如图4

图4
但是我的领导认为既然光纤端面是有一定大小的那么肯定不能做点光源，而且光纤端面既然不能做点光源必然是光纤端面都发出光，那么光纤端面不同位置发出光必然也要准直。那么应该轴外光束（不同视场，这里为不同物高）也要准直。不然怎么叫作准直呢？还要求不同位置准直后的光线相互之间也要平行才是最好的，即图3 。
我不知道怎么解释，也许我的理解也不对，各位高手如何看这个问题。如果通过光纤不是激光而是杂散光呢？
这是在zemax中设置入瞳为数值孔径，视场为物高以后，光纤端面最边缘处所发出来的光束，（图5）可见，对于这个视场，其主光线不是垂直进入系统，而是带有一点角度，那么对这视场进行准直，准直光也会平行这一视场的主光线，最后会有不同视场的光线准直后其相互间存在一定的夹角。这也是为什么，我的同事和领导会认为还得把不同视场的光都要弄成和0视场的光平行。
而我觉得，之所以文献中只强调对轴上光的准直，正如图4那样，不管是否将光源看成点光源或是面光源，总是将光源看作一个整体，只考虑其在轴上发散，不考虑其斜入射系统。如图6
我觉得如果这样理解就能解释为什么一般都是只考虑轴上的光束准直。而不考虑光束斜入射系统。


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光纤端面不同位置处光线准直问题

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