[已解决]光斑耦合进入光纤

枫叶神迹

对于一个角度准直在12°以内的光线，已知光纤的数值孔径，怎么在Zemax中设置初始结构和优化函数，将光线耦合进光纤里面？

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汉堡炸鸡腿

2023-3-20 09:37

首先需要耦合效率要满足光源的光学拓展量与光纤的关系（你得先从理论上知道最多能耦合多少），需要知道光源的大小，仅有发光角度没有意义；可以通过序列模式先自己设计，模拟等大小、等发散角度光源的成像，将成像处的角度和大小约束到满足光纤的需求（比如光纤直径50um，NA0.22，那就约束到成像大小<50um,角度<13°）

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汉堡炸鸡腿

首先需要耦合效率要满足光源的光学拓展量与光纤的关系（你得先从理论上知道最多能耦合多少），需要知道光源的大小，仅有发光角度没有意义；可以通过序列模式先自己设计，模拟等大小、等发散角度光源的成像，将成像处的角度和大小约束到满足光纤的需求（比如光纤直径50um，NA0.22，那就约束到成像大小<50um,角度<13°）

枫叶神迹

目前是打算使用LED作为光源，已经选用1mm大小，成像处用的是一片平凸透镜，耦合效率还是好低是设置透镜数量不够吗

枫叶神迹

汉堡炸鸡腿 发表于 2023-3-20 09:37
首先需要耦合效率要满足光源的光学拓展量与光纤的关系（你得先从理论上知道最多能耦合多少），需要知道光源 ...

目前是打算使用LED作为光源，已经选用1mm大小，成像处用的是一片平凸透镜，耦合效率还是好低是设置透镜数量不够吗

汉堡炸鸡腿

枫叶神迹 发表于 2023-3-20 11:02
目前是打算使用LED作为光源，已经选用1mm大小，成像处用的是一片平凸透镜，耦合效率还是好低是设置透镜数 ...

LED作为光源耦合效率就是很低，你粗略按光学拓展量算，50um直径，NA0.22的光纤，耦合1mm*1mm，12°的光源，为（pi*0.05^2/4*0.22^2）/（1*1*sin（12°）^2）=0.0022。一般耦合LED都是粗一点的光纤，或者用激光器（光源面积小）耦合进细光纤。

枫叶神迹

汉堡炸鸡腿 发表于 2023-3-20 13:18
LED作为光源耦合效率就是很低，你粗略按光学拓展量算，50um直径，NA0.22的光纤，耦合1mm*1mm，12°的光源 ...

之前使用卤素灯的，激光器成本上不考虑不了

汉堡炸鸡腿

枫叶神迹 发表于 2023-3-20 22:03
之前使用卤素灯的，激光器成本上不考虑不了

那就换粗光纤呗，或者搞几个透镜，耦合效率会比单个的好，但上限就在那了，根据自己的需求取舍吧。（之前用卤素灯说明光纤挺粗的？你光纤直径和NA是多少）

focuslight

汉堡炸鸡腿 发表于 2023-3-20 13:18
LED作为光源耦合效率就是很低，你粗略按光学拓展量算，50um直径，NA0.22的光纤，耦合1mm*1mm，12°的光源 ...

你好，你这个算出来的0.0022是LED的发光面积么，这个算出来后，耦合效率和这个发光面积有关么，效率该怎么算呢？

汉堡炸鸡腿

focuslight 发表于 2023-3-21 09:34
你好，你这个算出来的0.0022是LED的发光面积么，这个算出来后，耦合效率和这个发光面积有关么，效率该怎 ...

耦合效率粗略估计可以用光纤的面积*NA^2除以光源的面积*NA^2，0.0022是估计的耦合效率。

枫叶神迹

汉堡炸鸡腿 发表于 2023-3-21 08:22
那就换粗光纤呗，或者搞几个透镜，耦合效率会比单个的好，但上限就在那了，根据自己的需求取舍吧。（之前 ...

NA也是0.22的，多根包起来差不多&#8709;1mm，替换卤素灯是因为寿命太短了