Thorlabs 模压玻璃非球面透镜：未镀膜
非球面透镜在聚焦或准直光时不会在透射波前中引入球差。对于单色光源，球差往往是限制单个球面透镜在聚焦或者准直光时达到衍射 ji 限 性能的因素。
Thorlabs 模压玻璃非球面透镜：未镀膜
产品介绍
模压玻璃非球面透镜：未镀膜
非球面透镜在聚焦或准直光时不会在透射波前中引入球差。对于单色光源，球差往往是限制单个球面透镜在聚焦或者准直光时达到衍射 ji 限 性能的因素。因此，非球面透镜经常是许多应用中 zui 好 用的单光学元件，包括对光纤或激光二极管的输出光进行准直、将光耦合到光纤中、空间滤波以及将光束成像在探测器上。
所有这些模压玻璃透镜都可以预先安装在303无磁不锈钢外壳中，外壳上刻有方便识别的产品型号。这些已安装版本带有公制螺纹，方便集成到光学装置或者OEM应用中。通过使用非球面透镜转接件，已安装非球面透镜能够直接兼容我们的SM1系列透镜套管。它们与显微物镜转接件延伸套管组合使用时，能够直接替换多元件显微镜物镜。
如果使用未安装非球面透镜来准直点光源或者激光二极管时，应将曲率半径较大的一面(即更平坦的一面)朝向点光源或者激光二极管。如果使用已安装非球面透镜对光束进行准直时，将外壳上带有外螺纹的一侧面向光源。
我们使用多种光学玻璃生产模压玻璃非球面透镜，从而达到需要的性能。模压工艺会使这些玻璃的属性(比如阿贝数)稍微偏离玻璃生产商给出的数据。
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 模压玻璃非球面透镜：未镀膜
光纤耦合
如何选择透镜
一般使用非球面透镜将直径为1到5 mm的入射光耦合到单模光纤中。下面通过一个简单的实例来说明选择正确的透镜需要考虑的主要规格。
实例：
光纤：P1-630A-FC-2
透过透镜前的准直光束直径：Ø3 mm
查看P1-630A-FC-2, 630 nm, FC/PC单模光纤跳线的规格知其模场直径(MFD)为4.3 μm。该规格需要满足下面方程计算出的衍射 ji 限 光斑大小：
这里，f是透镜的焦距，λ是入射光的波长，D是入射在透镜上的准直光的直径。换算求解准直透镜的焦距，得到
Thorlabs提供大量已安装和未安装的非球面透镜。焦距 zui 接近 16 mm的非球面透镜的焦距为15.29 mm(产品型号352260-B或A260-B)。该透镜的通光孔径也大于准直光的直径。因此，这个非球面透镜是符合以上参数要求(即P1-630A-FC-2单模光纤和3 mm准直光束直径)的zui 佳 选择。另外，聚焦光束的光斑应该小于单模光纤的模场直径时，才能获得 zui 佳 的耦合。这样，如果没有 wan 全 匹配的非球面透镜，可以选择焦距比计算结果更小的非球面透镜。如果非球面透镜的通光孔径足够大，也可以在通过非球面透镜之前对光束进行扩束，这样可以减小聚焦光斑的大小。
透镜公式
透镜设计公式
正半径指顶点在中心的左侧
负半径指顶点在中心的右侧
准直教程
为激光二极管选择准直透镜
由于激光二极管的输出光是高度发散的，因此需要使用准直光学元件。由于非球面透镜不会引入球差，因此如果准直光束在1到5 mm之间，一般都选择非球面透镜。下面通过一个示例说明，为特定应用选择正确透镜时需要考虑的主要规格。
示例：
使用的激光二极管：L780P010
所需准直光束直径：Ø3 mm(长轴)
选择准直透镜时，bi 须 了解所用光源的发散角和所需的输出直径。L780P010激光二极管的规格表明，其典型的水平和垂直FWHM光束发散角分别是10°和30°。因此，随着光不断发散，会形成椭圆光束。为在准直过程中收集尽可能多的光，任何计算中应使用两个发散角中的较大角(本示例为30°)。如要要将椭圆光束变成圆形光束，我们建议使用能够在一维方向放大光束的变形棱镜对。
Ø = 光束直径 Θ = 发散角
假设透镜的宽相较于曲率半径可忽略不计，那么可以使用薄透镜近似确定非球面透镜的焦距。假设发散角为30°(FWHM)，所需光束直径为3 mm：
f = 焦距
请注意，焦距一般不等于光源和透镜之间所需的距离。
根据已知信息，即可选择合适的准直透镜。Thorlabs提供大量非球面透镜以供选择。对于这个应用，非常适合使用镀B增透膜且焦距接近5.6 mm的模压玻璃非球面透镜。C171TMD-B(已安装)或354171-B(未安装)非球面透镜的焦距都是6.20 mm，所以产生的准直光束直径(长轴)为3.3 mm。接下来，检查激光二极管的数值孔径(NA)是否小于透镜NA：
0.30 = NALens > NADiode ≈ sin(15°) = 0.26
我们在此使用的都是FWHM光束直径表征光束。但是，实际中使用1/e2光束直径更佳。对于高斯光束轮廓，1/e2直径约为FWHM直径的1.7倍。因此，1/e2直径能够收集更多的激光二极管输出光(传输更大的功率)，并且 zui 大 程度地减小远场衍射(阻挡更少的入射光)。
根据经验，可选择NA是激光二极管NA两倍的透镜。比如，可以使用A390-B或A390TM-B，它们的NA是0.53，大于激光二极管NA近似值(0.26)的两倍。这些透镜的焦距都是4.6 mm，所以长轴准直光束直径约为2.5 mm。总而言之，使用焦距短的准直透镜，准直光束直径小，光束发散角大，而使用焦距长的准直透镜，准直光束直径大，发散角小。
