Thorlabs 模壓玻璃非球面透鏡 未鍍膜
非球面透鏡在聚焦或準直光時不會在透射波前中引入球差。對于單色光源，球差往往是限制單個球面透鏡在聚焦或者準直光時達到衍射 ji 限 性能的因素。
Thorlabs 模壓玻璃非球面透鏡 未鍍膜
產品介紹
模壓玻璃非球面透鏡：未鍍膜
非球面透鏡在聚焦或準直光時不會在透射波前中引入球差。對于單色光源，球差往往是限制單個球面透鏡在聚焦或者準直光時達到衍射 ji 限 性能的因素。因此，非球面透鏡經常是許多應用中 zui 好 用的單光學元件，包括對光纖或激光二極管的輸出光進行準直、將光耦合到光纖中、空間濾波以及將光束成像在探測器上。
所有這些模壓玻璃透鏡都可以預先安裝在303無磁不銹鋼外殼中，外殼上刻有方便識別的產品型號。這些已安裝版本帶有公制螺紋，方便集成到光學裝置或者OEM應用中。通過使用非球面透鏡轉接件，已安裝非球面透鏡能夠直接兼容我們的SM1系列透鏡套管。它們與顯微物鏡轉接件延伸套管組合使用時，能夠直接替換多元件顯微鏡物鏡。
如果使用未安裝非球面透鏡來準直點光源或者激光二極管時，應將曲率半徑較大的一面(即更平坦的一面)朝向點光源或者激光二極管。如果使用已安裝非球面透鏡對光束進行準直時，將外殼上帶有外螺紋的一側面向光源。
我們使用多種光學玻璃生產模壓玻璃非球面透鏡，從而達到需要的性能。模壓工藝會使這些玻璃的屬性(比如阿貝數)稍微偏離玻璃生產商給出的數據。
Aspheric Lens Selection Guide |
Uncoated |
350 - 700 nm (-A Coating) |
600 - 1050 nm (-B Coating) |
1050 - 1700 nm (-C Coating) |
1.8 - 3 µm (-D Coating) |
3 - 5 µm (-E Coating) |
8 - 12 µm (-F Coating) |
405 nm V-Coating |
1064 nm V-Coating |
Thorlabs 模壓玻璃非球面透鏡 未鍍膜
光纖耦合
如何選擇透鏡
一般使用非球面透鏡將直徑為1到5 mm的入射光耦合到單模光纖中。下面通過一個簡單的實例來說明選擇正確的透鏡需要考慮的主要規格。
實例：
光纖：P1-630A-FC-2
透過透鏡前的準直光束直徑：?3 mm
查看P1-630A-FC-2, 630 nm, FC/PC單模光纖跳線的規格知其模場直徑(MFD)為4.3 μm。該規格需要滿足下面方程計算出的衍射 ji 限 光斑大小：
這里，f是透鏡的焦距，λ是入射光的波長，D是入射在透鏡上的準直光的直徑。換算求解準直透鏡的焦距，得到
Thorlabs提供大量已安裝和未安裝的非球面透鏡。焦距 zui 接近 16 mm的非球面透鏡的焦距為15.29 mm(產品型號352260-B或A260-B)。該透鏡的通光孔徑也大于準直光的直徑。因此，這個非球面透鏡是符合以上參數要求(即P1-630A-FC-2單模光纖和3 mm準直光束直徑)的zui 佳 選擇。另外，聚焦光束的光斑應該小于單模光纖的模場直徑時，才能獲得 zui 佳 的耦合。這樣，如果沒有 wan 全 匹配的非球面透鏡，可以選擇焦距比計算結果更小的非球面透鏡。如果非球面透鏡的通光孔徑足夠大，也可以在通過非球面透鏡之前對光束進行擴束，這樣可以減小聚焦光斑的大小。
透鏡公式
透鏡設計公式
正半徑指頂點在中心的左側
負半徑指頂點在中心的右側
準直教程
為激光二極管選擇準直透鏡
由于激光二極管的輸出光是高度發散的，因此需要使用準直光學元件。由于非球面透鏡不會引入球差，因此如果準直光束在1到5 mm之間，一般都選擇非球面透鏡。下面通過一個示例說明，為特定應用選擇正確透鏡時需要考慮的主要規格。
示例：
使用的激光二極管：L780P010
所需準直光束直徑：?3 mm(長軸)
選擇準直透鏡時，bi 須 了解所用光源的發散角和所需的輸出直徑。L780P010激光二極管的規格表明，其典型的水平和垂直FWHM光束發散角分別是10°和30°。因此，隨著光不斷發散，會形成橢圓光束。為在準直過程中收集盡可能多的光，任何計算中應使用兩個發散角中的較大角(本示例為30°)。如要要將橢圓光束變成圓形光束，我們建議使用能夠在一維方向放大光束的變形棱鏡對。
? = 光束直徑 Θ = 發散角
假設透鏡的寬相較于曲率半徑可忽略不計，那么可以使用薄透鏡近似確定非球面透鏡的焦距。假設發散角為30°(FWHM)，所需光束直徑為3 mm：
f = 焦距
請注意，焦距一般不等于光源和透鏡之間所需的距離。
根據已知信息，即可選擇合適的準直透鏡。Thorlabs提供大量非球面透鏡以供選擇。對于這個應用，非常適合使用鍍B增透膜且焦距接近5.6 mm的模壓玻璃非球面透鏡。C171TMD-B(已安裝)或354171-B(未安裝)非球面透鏡的焦距都是6.20 mm，所以產生的準直光束直徑(長軸)為3.3 mm。接下來，檢查激光二極管的數值孔徑(NA)是否小于透鏡NA：
0.30 = NALens > NADiode ≈ sin(15°) = 0.26
我們在此使用的都是FWHM光束直徑表征光束。但是，實際中使用1/e2光束直徑更佳。對于高斯光束輪廓，1/e2直徑約為FWHM直徑的1.7倍。因此，1/e2直徑能夠收集更多的激光二極管輸出光(傳輸更大的功率)，并且 zui 大 程度地減小遠場衍射(阻擋更少的入射光)。
根據經驗，可選擇NA是激光二極管NA兩倍的透鏡。比如，可以使用A390-B或A390TM-B，它們的NA是0.53，大于激光二極管NA近似值(0.26)的兩倍。這些透鏡的焦距都是4.6 mm，所以長軸準直光束直徑約為2.5 mm。總而言之，使用焦距短的準直透鏡，準直光束直徑小，光束發散角大，而使用焦距長的準直透鏡，準直光束直徑大，發散角小。
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