光纤准直后 光束平行效果的衡量？

houshannanhai

我用一组透镜用作为光纤的准直透镜，大致调整后，我观察了一下从光纤出射的激光经过透镜组后，即使传播一段比较远的距离，光斑变化不是很大。
为了进一步检验光束是否被准直，我在准直光路中放置一个小孔，假设如果光被较好的准直，那么透过小孔的光，在传播一段距离后，光斑大小相对于小孔，应该不会变化很大。
但是实际上，不放置小孔，在间隔大概半米左右 光斑直径变化大概1到2mm。我放置了小孔，小孔大概1mm左右，传播半米左右，光斑大小已经变为10mm左右。
为什么，光纤准直后，从光纤出射的激光在传播一段长距离后光斑大小变化不大，但是如果我放置一个小孔（1mm左右），传播同样距离，光斑大小相对于小孔大小，变化要远远大于没加小孔时的光斑大小的变化。
是因为没有准直好，还是小孔有衍射了？


你好，在没有放光阑情况下，近场和远场光斑大小：


可以大概看出光斑大小变化不大，这样光束应该是比较平行的？
加了光阑后，如果光束是很平行，那么透过光阑的光束光斑大小，相对于
光阑大小应该不是变化很大。这是加入光阑后，近场和远场光斑大小：


事实上我加入光阑后，发现光斑在近处和远处 大小差的比较大  

我的问题可以换种说法：
相距一定距离的两个位置A和B，没有在准直光路放光阑时，光斑大小相差2mm。
在A处放了光阑，光阑大小2mm左右，这时候，B处的光斑比A处的光斑大不只2mm，当然B处光斑不会比没放光阑时的大。
这是不是说明光并没有准直好，可是在没有光阑的情况下，不同位置处，光斑确实变化不大

matthewlas

衍射是环状的，而且1mm的小孔都可以衍射了，是什么光啊，不可能是微波吧。所以不是衍射了。
那个你自己可以琢磨一下光线的轨迹，或能量的传播路径就明白了

houshannanhai

matthewlas 发表于 2013-11-6 09:52
衍射是环状的，而且1mm的小孔都可以衍射了，是什么光啊，不可能是微波吧。所以不是衍射了。
那个你自己可以 ...

你好，在没有放光阑情况下，近场和远场光斑大小：


可以大概看出光斑大小变化不大，这样光束应该是比较平行的？
加了光阑后，如果光束是很平行，那么透过光阑的光束光斑大小，相对于
光阑大小应该不是变化很大。这是加入光阑后，近场和远场光斑大小：


事实上我加入光阑后，发现光斑在近处和远处 大小差的比较大  

我的问题可以换种说法：
相距一定距离的两个位置A和B，没有在准直光路放光阑时，光斑大小相差2mm。
在A处放了光阑，光阑大小2mm左右，这时候，B处的光斑比A处的光斑大不只2mm，当然B处光斑不会比没放光阑时的大。
这是不是说明光并没有准直好，可是在没有光阑的情况下，不同位置处，光斑确实变化不大

matthewlas

我没有办法给你完全解释，再物理中一个包络的概念。可以说简单点，光并不是完全像我们描绘的光线的那个轨迹走。在经过光学系统中会有各种作用(微观的)，会再一定程度上影响光的轨迹，这个应该不是主要的，主要的是各种相差，什么球差彗差像散场曲畸变什么的，都会使光斑变化。这个只是说理想的点光源或点（不存在），经过光学系统就不是点了，会是一个小面（要不然功率密度会无穷大）。
    同样的，既然没有理想点，那实际点是就是面了。光纤出来的更是虚实面的各种结合。再经过各种镜子，不管你懂不懂，我是糊涂了！一点——所有的物点（暂时这么说吧）对所有的相点都有贡献。
    简化——面光源，白炽灯，上面加一个小黑点（不要大于白炽灯，或假设一些灯丝不发光了），照亮的区域依然是相同的。不要拿镜子是阳光，阳光的平行度很好。最关键的，反射无相差。

光粒网-Kelly

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watermoon

光纤准直

不知道附件中的图，你看完后是否能解开你的迷惑！？

2399868675

你好，我司专业做准直器C～lens.晶体，镀膜等

optro

你的激光
波长？
光纤直径？
光纤NA？
如果是单模，显现正常
如果不是单模，证明准直 有问题，这个问题是所有光纤传输的问题，
这就大大打击了光纤激光器的美好原想。

houshannanhai

optro 发表于 2014-6-2 15:27
你的激光
波长？
光纤直径？

波长 532nm
光纤芯径1mm
NA=0.22 多模光纤

houshannanhai

watermoon 发表于 2013-11-12 15:07
不知道附件中的图，你看完后是否能解开你的迷惑！？

你好 你的 图片好像没有 解决 我的疑问？
能否说明一下你这个图片是什么意思？
你的图片 应该是 对于 一个点光源进行准直 （因为我没看见有别的视场的光，除了0视场）
准直也没有完全平行（当然完全平行是理想状态）。
如果实际的光纤都是点光源 那么我想 应该不会出现 我遇到问题：
就是 看起来准直效果很好 近场远场光斑变化不大
但是一放上光阑 近场光斑等于光阑大小 但是远场光斑还是会变大。
我现在的理解是 不同视场的（对应光纤芯径的不同位置）光造成的。
因为如果只有零视场的光即为点光源 那么 放上光阑后 近场光斑等于光阑大小 但是远场光斑不会变化很大（正如你光路所示）。
但是实际光纤有一定尺寸，端面不同位置是以一定角度进入光阑，这样远场光斑变化就会相对只考虑零视场的光更大。

这个可以在zemax多设置几个视场（物高）看出。

watermoon

houshannanhai 发表于 2014-6-5 11:40
你好 你的 图片好像没有 解决 我的疑问？
能否说明一下你这个图片是什么意思？
你的图片 应该是 对于 一 ...

你没仔细看。

只好明说了：
1、你所说的问题，是透镜的像差问题。出现这种现象，说明你的透镜（组）没有很好地校正像差；
2、即便是校正像差，通常也只是部分校正，没有完美校正（除非是很好的非球面）；
3、你所说的这个现象，跟是否是点光源没有任何关系；
4、你在不加光阑时候，看上去准直了，是对整体而言，主要是外部（孔径角大）的光束被准直了，但是内部（孔径角小）的光束并不是准直的。但是由于内部发散角较小，在一定范围没有超过外部光束，看上去也就不影响准直效果。

不知道这样说清楚了吗？再看下面相同透镜，不同发散角准直的效果：

optro

第一、小孔仅仅只能减少光功率，不能改变束角，在加小孔的时候，测得的光斑，几乎是束散造成。
第二、当去掉光阑的时候，几乎是相当大小光斑，说明你的准直很差。
第三、你的焦距是20左右？输出光斑直径9毫米左右？相差在这里已经不重要了。
第四、光纤直径有问题，数据似乎不准确。