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一、光纤耦合的选型及使用
光纤耦合的选型及使用
本文主要探讨光纤耦合器的选用和光纤耦合镜的实践操作。首先，我们需要关注光纤的切割质量与端面抛光，以及选择适合的透镜。在耦合过程中，关注的参数包括光束的发散角和直径，耦合镜的数值孔径，以及光纤的入射角、直径和数值孔径。
1.耦合到多模光纤
确保透镜聚焦的光斑大小与光源的数值孔径相匹配，例如，将直径0.81mm的激光器耦合到F-MSD光纤，需计算聚焦光斑的数值孔径。然而，实际选择时可能会遇到尺寸不符的问题。
2.耦合到单模光纤
选择单模光纤时，需要计算透镜焦距，依据高斯光学公式，考虑光源的发散角和光纤的模场直径。例如，计算He-Ne激光耦合到F-SV光纤的透镜焦距。
3.耦合镜NA参数选择
耦合镜的NA应小于光纤NA以提高耦合效率。在实际操作中，可能需要根据光纤参数选择最接近的耦合镜。
光束耦合步骤
实验步骤包括初始化耦合镜，安装到支架上，调整光路，确保光束与激光器同轴，通过功率计调整输出功率，最后测试光纤的数值孔径。
应用拓展
通过实际操作，可以测量待测光纤的数值孔径，例如通过测量激光束与白屏上的光斑直径。
参考资料：青岛森泉光电有限公司、大恒光电、Thorlabs官网以及相关课程论文等提供了详细的技术指导和示例。
二、单模光纤的准直与耦合
揭秘单模光纤的精密世界：准直与耦合的艺术
在光通信的微观世界里，单模光纤扮演着至关重要的角色。其特有的高斯光束，00横模的束腰，细至仅为5微米，仿佛光纤的细腰，赋予了它独特的光学特性。然而，如此微小的束腰直径却带来了一个挑战：它使得发散角异常大，难以直接应用在光路中。这就需要我们借助于光纤准直器，将这束"针尖"般的光束规整，降低其发散，使之能在光路中流畅传递。
光纤准直器：精准的连接器
光纤准直器，通常称为光纤耦合头，是一个精密设计的组件，它的存在就是为了让自由空间的光线精确地“嫁接”到光纤中。想象一下，就像一把魔术师的手，它巧妙地调整了光的路径，实现了从空旷到微细的转变。
耦合的秘诀：完美对接
耦合的过程并非单纯的物理连接，而是对光场的精确匹配。为了达到最高的耦合效率，我们需要确保输入的光场与单模光纤经过准直后的模场完全吻合。这就需要精准的光学设计，例如，通过透镜调整光斑形状，使之与光纤的束腰中心对准；平面反射镜和支架的角度调整，确保光束的聚焦位置；以及对束腰直径进行精确计算和设置，确保在合理的范围内，即使在汇聚后，束腰直径的变化也能控制在最小范围内。
一些厂商的耦合头设计更为巧妙，他们允许透镜距离光纤端面的可调，这样不仅能确保束腰位置的精确，还能拓宽波长适用范围。即便在束腰位置稍有偏离的情况下，固定式耦合头也能展现出不错的耦合效率，成为光纤通信中的得力助手。
麓邦固定式耦合头：精密与灵活的结合
以麓邦固定式耦合头为例，其Schafter+Kirchhoff设计，透镜距离的可调性使得它能够在保证精确度的同时，展现出极高的灵活性。这种耦合器不仅能够实现光的高效传输，还能应对不同波长的需求，成为单模光纤应用中的理想选择。
总结来说，单模光纤的准直与耦合，就像是一场光的精密舞蹈，需要精确的工具和巧妙的技巧，以确保每一束光线都能在光纤的通道中翩翩起舞，展现出极致的效率和性能。
三、关于光纤耦合的3种常见方式简介
光纤技术在各种传输系统中的应用因其独特优势而广泛。传输效率，尤其是光纤与激光的耦合效率，随着光纤加工技术的成熟而得到显著提升。然而，光源与光纤的耦合问题日益成为研究热点。本文旨在为您介绍光纤耦合的三种常见方式。
光纤耦合涉及使用光学系统对光束进行准直、整形或变换，最终将光能量导向光纤。这一过程不仅改善了光束质量，还利用光纤的柔韧性和可弯曲性将光能量导向任意方向，极大地拓展了应用范围。
直接耦合是光纤与光源光束的“对接”方式，包括光纤直接耦合和光纤微透镜直接耦合。直接耦合方法灵活、易于制作，但光纤芯径与数值孔径NA的匹配影响其耦合效率，NA越大，光纤接收光的能力越强。
光纤微透镜直接耦合采用微小的透镜，直接将光纤端面加工成微透镜并与激光器耦合。这种耦合方法耦合效率高，体积小，成本低。加工工艺相对简单，适用于多种应用。
光学透镜耦合法是光源与光纤耦合的常用方法，包括单透镜、自聚焦透镜和组合透镜系统。单透镜耦合效率高，但对透镜设计有较高要求。自聚焦透镜耦合效率和损耗低，但需要精确测量和复杂计算。组合透镜系统通过不同类型的透镜组合，显著提高耦合效率。
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