將激光光束耦合到光纖中這一過程的可行性、效率以及最終的光束質(zhì)量，都取決于原始激光的特性和光纖的類型。
對于 TEM00 光束，無論是單模光纖還是多模光纖，都相對容易實現(xiàn)高效耦合。必須將一個短焦距的普通透鏡或梯度折射率（GRIN）透鏡精確安裝在距離光纖纖芯 1 個焦距的位置（假設(shè)輸入光束為平行光束）。預組裝的光纖耦合器會將該透鏡永久預對準。然后，需要精確調(diào)整耦合器與激光器的對準，控制 4 個自由度 ——X 軸、Y 軸、水平旋轉(zhuǎn)、俯仰傾斜。如果光束不平行，光纖尖端與透鏡之間的距離（Z 軸）也需要可調(diào)節(jié)。
對于單模光纖，輸出光束的質(zhì)量與輸入光束相似，但會發(fā)散，需要透鏡進行準直。不過，準直效果受衍射限制，因此非常好，同樣與原始激光器相似。
為了最大限度地提高耦合效率，進入光纖的光束的模式形狀必須與光纖的模式形狀匹配。簡單來說，任何給定的光纖都有一個數(shù)值孔徑（NA）規(guī)格。進入光纖的光束應與之匹配，以實現(xiàn)最佳耦合。窄光束的耦合效果不如寬光束，因為寬光束能填滿由光纖 NA 所定義的圓錐體。因此，光纖耦合器的透鏡也需要與輸入光束的直徑相匹配。
單模光纖
與單模光纖的對準可能是一個挑戰(zhàn)，因為耦合器內(nèi)部通常會有虛反射或幻反射，這可能會產(chǎn)生一些耦合功率。如果檢測到其中一種反射，為了達到局部最大值而進行的調(diào)整，所得到的功率將比主光束可能達到的功率低幾個數(shù)量級。
進行初始對準且將獲得反射的可能性降至最低的最簡單方法，是讓光束反向通過耦合器。（有標準的光纖耦合組件，可以連接到廉價的氦氖激光頭，適用于此目的。）其結(jié)果將是從透鏡射出一束準直光束。當這束光與要耦合到光纖中的激光器發(fā)出的光束（在光纖耦合器和激光器處）精確對齊時，這種對準就足夠接近了，此時可以移除對準用的氦氖激光器，換上激光功率計或光譜分析儀。然后，通過監(jiān)測光纖的光輸出功率，可以優(yōu)化對準效果。
多模光纖
對于多模光纖，輸出光束將是多模的，其數(shù)值孔徑（NA）與光纖的數(shù)值孔徑相似。纖芯直徑會根據(jù)準直透鏡的焦距限制準直能力。彎曲或扭轉(zhuǎn)光纖會顯著影響輸出光束的模式圖案。
對于其他類型的激光器，原始光束的特性將決定這兩種耦合方式（與單模或多模光纖耦合）的可行性。
如何將燈泡的光耦合到光纖中？
我們來聊點有意思的，類似 “如何將燈泡的光耦合到光纖中？” 這樣的小白問題經(jīng)常出現(xiàn)。簡單的答案是：“除非使用非常大直徑的光纖，或者像激光器這樣高度集中的光源，否則實際上是做不到的，至少無法達到任何效率。”
另一個經(jīng)常出現(xiàn)的想法是 “將光纖拉細怎么樣？這樣光從一端射入后，在另一端可以被壓縮到更小的直徑。” 遺憾的是，這行不通。如果最大限度地耦合光，那么輸入光束的模式形狀就與光纖的接收角（NA）相匹配。當光纖直徑減小時，內(nèi)部反射角會變大。但是，內(nèi)部反射角已經(jīng)由光纖的 NA 決定達到了最大值，因此會發(fā)生光泄漏。如果光纖（嗯，實際上不是普通光纖，而是光導管）有鏡面邊界，那么光會被捕獲，但由于反射角更大，從另一端射出的光束發(fā)散度會更高，亮度也不會增加。這一原理 —— 稱為透鏡導管 —— 被用于高功率激光二極管的光束整形。
將任何類型的光源耦合到光纖中或通過極小的孔的一些補充說明
任何一種無源空間濾波器 — 即任何一種將初始非相干光束通過光纖、小孔或任何類似光學器件進行聚焦的裝置 — 其作用是 “改善光的空間相干性”，這種改善僅僅是通過濾除光束中的大量空間模式（或角度分布的平面波等），只允許原始光的一小部分通過。
如果對來自任何熱光源、白熾燈（或熒光燈等）的光進行足夠強的濾波，使其真正具有完全的空間相干性（例如，將光通過單模光纖），那么實際上不會有有用的光保留下來。來自輻射溫度為 6000°K 的光源的光，在每個單獨的空間模式中，每赫茲帶寬每秒大約只有一個光子。
如果濾波器是傳播或傳輸 N 個空間（或橫向）傳播模式的多模光纖，那么上述光子數(shù)量要乘以 N。通過該系統(tǒng)，你無法耦合更多的空間模式（相當于“空間信息”）。
尾纖輸出激光器推薦
光纖耦合看似簡單，但是實際的操作過程需要注意的點非常多且復雜，現(xiàn)在大偵探推薦一個無需操心的Cobolt Pigtail尾纖輸出激光器。
Cobolt 08-01 系列的光纖尾纖選項采用 Cobolt 專有的 HTCure? 技術(shù)，將光纖永久對準并固定在密封封裝內(nèi)，可在較大的溫度范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的輸出，并且不受運輸條件的影響。
另外一方面，如果您想光纖和自由光模式切換，也可以考慮Cobolt的光纖輸出的另外一種模式：Fiber coupled.
Cobolt 08-01系列的光纖耦合選項包含外部光纖耦合器和光纖，可選配單模或多模光纖。外部耦合器直接固定在激光頭上。耦合效率和穩(wěn)定性在制造過程中經(jīng)過測試。
最后如果您對于上面的激光器感興趣，可以聯(lián)系大偵探咨詢！
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