多模光纤准直器ZEMAX设计建模

　　根据ZEMAX的仿真结果，制作了光纤芯径为100μm的可调焦的多模光纤准直器，当准直器调到最佳位置时，准直度为7mrad，耦合效率为75%，与ZEMAX的仿真结果非常接近。

　　3光纤准直器光束质量的影响因素

　　3.1光纤芯径大小对光纤准直器光束质量的影响

　　表3为用ZEMAX软件模拟的不同光纤时准直器的准直度及耦合效率，从表中可以看到系统的耦合效率随着光纤芯径的增大而增大，但当芯径增大到一定程度时，耦合效率不再随芯径的增大而显著变化。而准直器的准直度则随着光纤芯径的增大显著变差，从50μm开始，芯径每增加1倍，准直器的准直度就变差1倍。单色相干光在经过多模光纤传输时，激发出大量的不同模式相互耦合，受模式选择性损耗等因素的影响，各导模之间存在着时延差，时延差小于单色光相干时间的那些模式间矢量相加，彼此干涉，其结果在光纤出射端面的辐射光场分布形成近似散斑光场。这种不均匀的光场分布严重影响了光纤准直器的准直度，并且光纤芯径越大，散斑越厉害，从而导致准直器的准直度越差。

　　表3不同光纤芯径时准直器的准直度及耦合效率

　　3.2光纤与准直系统的对准误差对光纤准直器光束质量的影响

　　光纤与透镜耦合时，对准误差对系统的传输效率有着不容忽视的影响。对准误差中除了轴向偏离对准直器的耦合效率不太敏感外，径向偏离和角度倾斜都对准直器的耦合效率比较敏感。本文主要讨论对准误差对光束质量的影响。在ZEMAX的LDE中，定义一个坐标变换面，通过此面对系统对准误差进行模拟分析。

　　图5轴、径向偏离不同时准直器的准直度

　　图6光斑恶化后准直器的点列图