准直聚集系统设计

片刻

想设计一款准直聚焦透镜系统，光纤输出，光纤的NA是0.22，纤径200um，发散角大约在25度，需要经过准直聚焦透镜使焦点处光斑直径小于等于200um，工作距离在40mm附近。由于是第一次设计，缺少经验，想问问大佬们是如何进行计算的，比如需要计算哪些参数，大概的一个流程是怎么样的

lkhik

纤芯折射率是渐变的还是固定的？

JJ_Wuuu

先根据设计需求明确设计参数，比如光源波场，带宽，发散角，准直聚焦的倍率，相差及光斑质量的要求等，然后确定系统初始条件，几个镜片，镜片的F数，是不是采用自聚焦等等，最后序列建模大致优化一下像差，这种系统一般像差要求比较低，主要是转换到非序列里面光线追迹看光纤出来后的能量损失和光斑形状，一般来说耦合效率是核心指标，重点优化。

片刻

lkhik 发表于 2022-5-10 15:03
纤芯折射率是渐变的还是固定的？

折射率是固定的

片刻

JJ_Wuuu 发表于 2022-5-13 00:11
先根据设计需求明确设计参数，比如光源波场，带宽，发散角，准直聚焦的倍率，相差及光斑质量的要求等，然后 ...

那对于我这种新手，是不是应该先去找个类似的准直聚焦透镜的专利，以此为建模的基础来进行设计？因为是单色光，而且是傍轴光束，应该不用考虑像差吧？

jingyiqiu

片刻 发表于 2022-5-24 09:21
那对于我这种新手，是不是应该先去找个类似的准直聚焦透镜的专利，以此为建模的基础来进行设计？因为是单 ...

也可以去edmund或者thorlabs上选标准透镜，官网上都有透镜的zemax文件，选择的时候关注透镜NA、波段、尺寸等根据设计需求来的限制。感觉可以先用两片一模一样的一个准直一个聚焦，先以间距为变量优化看看效果，不行就改曲率半径、厚度，慢慢的逐步逼近吧。

咕噜噜

优化流程为：
首先设定好系统参数：波长，光纤发散角，透镜的面型、折射率和厚度等参数
根据 “ 准直聚焦透镜使焦点处光斑直径小于等于200um”这个条件，选取任意一个符合条件的光斑直径（如：190um），优化透镜的曲率半径和光纤到透镜的距离
最后设定传播距离在40mm处，查看光束尺寸即可