多模光纤的准直镜头设计问题

一万多个人

自己设计了一个NA0.22 芯径200μm的光纤准直扩束镜头，需要在100m处光斑大小为50mm，波长是450，520和638nm合成的白光。
现在到这里进行不下去了，球差和色差都很难消，传函和波前也控制不了了，有没有大佬帮忙指点一下，我现在觉的可能我的出发点就是错的。
这是2D图




还有一个问题就是我上边提到的多模光纤准直能否达到我所说的准直
目标。
下面是我的ZEMAX文件。

爱学习的皮卡丘

一般来说，准直镜头建议反过来设计。系统按照平行光入射，优化标准就是光斑大小尽可能小，上下边缘光线夹角满足光纤的NA要求。

一万多个人

爱学习的皮卡丘 发表于 2022-11-23 17:20
一般来说，准直镜头建议反过来设计。系统按照平行光入射，优化标准就是光斑大小尽可能小，上下边缘光线夹角 ...

但是我这个是多模光纤，光纤芯径应该是不能忽略的吧，如果翻过来那不就是一个点了。

爱学习的皮卡丘

一万多个人 发表于 2022-11-23 17:23
但是我这个是多模光纤，光纤芯径应该是不能忽略的吧，如果翻过来那不就是一个点了。

聚焦光斑尽可能小，也不太可能是一个点。最终的光斑大小＜光纤芯径，夹角＜光纤的NA角，不就满足你的需求了嘛

11294

一万多个人 发表于 2022-11-23 17:23
但是我这个是多模光纤，光纤芯径应该是不能忽略的吧，如果翻过来那不就是一个点了。

是否忽略，在非成像设计里有一条经验准则：
发光芯片的直径d与透镜的距离D的比例D/d>5~10时，可以近似视作点光源进行配光

当然，这是对LED二次配光而言的，光纤相较于LED，NA更小而尺寸略大，我相信这个法则仍然适用

看风景

你用光学扩展量算下，感觉焦距要几百，而且既然是多波长，不用胶合镜能消色差？记得以前200um发光尺寸的LD，用到50~70焦距的准直镜后，发散角是单边3mrad，你这想干到单边0.25mrad，逆天。

Eyesopen

你这个出发点就是完全错误的，你这个要求只能通过会聚成像的方式实现，用准直的方式是不可能的
而且你一堆相同材料能消色差？

一万多个人

Eyesopen 发表于 2022-11-24 08:53
你这个出发点就是完全错误的，你这个要求只能通过会聚成像的方式实现，用准直的方式是不可能的
而且你一堆 ...

大佬能不能细说一下怎么通过汇聚成像的方法实现，镜头口径会不会太大

一万多个人

看风景 发表于 2022-11-23 19:50
你用光学扩展量算下，感觉焦距要几百，而且既然是多波长，不用胶合镜能消色差？记得以前200um发光尺寸的LD ...

确实有点逆天，这个指标我也是头大，那不知道有没有别的方法实现呢。

11294

爱学习的皮卡丘 发表于 2022-11-23 17:20
一般来说，准直镜头建议反过来设计。系统按照平行光入射，优化标准就是光斑大小尽可能小，上下边缘光线夹角 ...

同意此楼的观点。

从Edmund网站上，可以下载到光纤准直镜的CodeV文件（因为我用CodeV）
光纤准直镜 | 爱特蒙特光学 (edmundoptics.cn)
可以看到设计时确实是反向设计的

比较有趣的是最后控制入射到像面时，边缘光线入射到了光线的半径高处，大概170u