[已解决]小白在自己调装光纤准直器的过程中遇到的一些现象仿真不出来，请各位大佬帮忙看看

谁家老高？

因为市面上没有合适的准直镜头，楼主被老板派了个活，设计一个透镜对单模光纤的出射光进行准直扩束。

第一版使用的是球面透镜的设计，调装时发现出射光出现了像衍射环一样的结构。通过ZEMAX的POP仿真发现是透镜的球差导致的，结果如下：

实测光斑：


POP仿真：


第二版采用了非球面透镜，从仿真结果来看出射光应该比较接近高斯光才对，但是调装时出现了这样的“甜甜圈”状光斑。具体现象是光斑中心先是很平，像是被整形成平顶光了，随着传播距离中心的强度不断衰减，变成下图的形状。
实测光斑：


POP仿真：


采用的非球面透镜为THORLAB的AL1225-C，光纤为PM980-XP，相关参数和zmx文件如下：
光纤参数：


有没有大佬知道为什么这个实验现象与仿真结果对不上，或者大家有没有遇到过类似的情况可以交流一下

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糖炒板栗子

2024-8-22 17:44

看你做的光斑大概是3mm左右，索雷博透镜是12.5mm的非球面透镜；从结果来看可以排查几个方面：
1. 光纤接头直接出来的光用光束质量分析仪看看是不是OK的，排除光纤接头的问题（光纤端面经常使用可能存在脏污或损伤）；
2. 光纤端面中心和非球面中心的同轴对准可能有问题，需要用调节架或者设计一个同轴的工装来装配调试；
3. 索雷博非球面透镜波前差不行。
4. 或者其他问题 我没遇见过的。

（新手调试建议可以使用远场调试的方法，在准直透镜后加个聚焦镜，然后光束质量分析仪仿真后焦面处，调节准直镜和光纤间距使聚焦焦点最小即可。一般仿真结果和非球面准直实际测试结果是非常接近的）

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糖炒板栗子

看你做的光斑大概是3mm左右，索雷博透镜是12.5mm的非球面透镜；从结果来看可以排查几个方面：
1. 光纤接头直接出来的光用光束质量分析仪看看是不是OK的，排除光纤接头的问题（光纤端面经常使用可能存在脏污或损伤）；
2. 光纤端面中心和非球面中心的同轴对准可能有问题，需要用调节架或者设计一个同轴的工装来装配调试；
3. 索雷博非球面透镜波前差不行。
4. 或者其他问题 我没遇见过的。

（新手调试建议可以使用远场调试的方法，在准直透镜后加个聚焦镜，然后光束质量分析仪仿真后焦面处，调节准直镜和光纤间距使聚焦焦点最小即可。一般仿真结果和非球面准直实际测试结果是非常接近的）

谁家老高？

糖炒板栗子 发表于 2024-8-22 17:44
看你做的光斑大概是3mm左右，索雷博透镜是12.5mm的非球面透镜；从结果来看可以排查几个方面：
1. 光纤接头 ...

谢谢大佬的指点哈。目前尝试过更换光纤，结果没有改善，同时更换商用准直器的之后发现光斑是正常的，所以初步排除1.

目前我们也是怀疑是调装的时候没有同轴对准导致的，一个间接证据就是我们目前的调装结构比较简陋，每次把透镜重新放上去调试结果都不太一样。不过仿真的时候，不管是离轴还是倾斜的情况都没能得到跟实测类似的光斑，这点大佬知道为什么吗？

谁家老高？

疑似结案了朋友们，同一批透镜的实验现象并不相同，最后试出了一个像差较好，出射光轮廓正常的透镜。
结论：透镜自身公差所致，具体导致这一现象的机制暂时未知。

jianjie

谁家老高？ 发表于 2024-8-28 21:14
疑似结案了朋友们，同一批透镜的实验现象并不相同，最后试出了一个像差较好，出射光轮廓正常的透镜。
结论 ...

挺震撼的实例.
要不做下公差分析看看影响?

谁家老高？

jianjie 发表于 2024-8-31 22:57
挺震撼的实例.
要不做下公差分析看看影响?

公差分析做过了，但是没有出现这样的结果。附一下我用的公差数据：
（因为我认为最可能出问题的是非球面的加工公差，所以TEZI这一项给的比较大）

糖炒板栗子

谁家老高？ 发表于 2024-8-28 21:14
疑似结案了朋友们，同一批透镜的实验现象并不相同，最后试出了一个像差较好，出射光轮廓正常的透镜。
结论 ...

这种模压出来的非球面镜本身就存在批次差异、同批次不同时间段因为模具损耗造成的差异。索雷博的供应商我知道，我也是在他家供应商拿的非球面透镜做的准直器出现了光斑变形的问题。后面也是换了同焦距不用型号尺寸的透镜解决的问题。供应商也不承认产品有问题。

谁家老高？

糖炒板栗子 发表于 2024-9-10 17:51
这种模压出来的非球面镜本身就存在批次差异、同批次不同时间段因为模具损耗造成的差异。索雷博的供应商我 ...

原来如此。不过老板想让我对这批出问题的镜片做一下面型检测，请问大佬知道有什么简单一点的方法能测非球面的面型吗？