了解球透鏡
球透鏡是一種非常有用的光學(xué)元件,，用于提高光纖,、發(fā)射器及檢測(cè)器之間的信號(hào)耦合。此外,，它也適用于內(nèi)鏡,、條碼掃描、非球面透鏡的預(yù)加工材料和傳感器等應(yīng)用,。球透鏡采用單一玻璃基片制造而成,，可以聚焦或輸出平行光，取決于輸入源的幾何形狀,。半球透鏡也很常見(jiàn),，在應(yīng)用的物理約束要求更緊湊型的設(shè)計(jì)的情況下，與（全）球透鏡交換使用,。
使用球透鏡的基本方程式
共有五種需要了解和使用球透鏡的主要參數(shù)（圖1）：輸入源的直徑 (d),、球透鏡的直徑 (D)、球透鏡的有效焦距 (EFL),、球透鏡的后焦距 (BFL) 和球透鏡的折射率 (n),。
圖 1： 主要參數(shù)
EFL 的計(jì)算方法非常簡(jiǎn)單（方程式1），這是因?yàn)樗挥袃煞N變量：球透鏡的直徑 (D) 和折射率 (n),。EFL是從球透鏡的中心開(kāi)始測(cè)量的,，在圖1中標(biāo)示為R。一旦計(jì)算出EFL和D后,，即可輕易地計(jì)算出BFL（方程式2）,。數(shù)值孔徑NA（方程式3）則取決于EFL和d。它通常被引用及經(jīng)常用來(lái)代替d/D,。
由于經(jīng)常使用NA,，因此圖2說(shuō)明了隨著輸入光源直徑（d)的提高NA值將增大,。
圖 2： 愛(ài)特蒙特光學(xué)®提供的球透鏡玻璃類型的數(shù)值孔徑與直徑的對(duì)比。
應(yīng)用范例
范例1：激光到光纖的耦合
將激光的光耦合到光纖時(shí),，球透鏡的選擇將取決于光纖的 NA 和激光光束的直徑或輸入源。激光光束的直徑用來(lái)確定球透鏡的 NA,。球透鏡的 NA 必須低于或與光纖的 NA 相同,，以耦合所有的光。光纖與球透鏡間的接觸所圖 3 所示,。
圖 3： 激光到光纖的耦合
初始參數(shù)
輸入激光光束的直徑 = 2mm
球透鏡的折射率 = 1.517
光纖的數(shù)值孔徑 = 0.22
計(jì)算參數(shù)
球透鏡的直徑> 6-8 毫米的 N-BK7 球透鏡直徑（折射率為 1.517）非常適合將 2 毫米的激光源耦合到 0.22NA 的光纖,。可以輕易嘗試不同的折射率以查找激光到光纖耦合應(yīng)用的球透鏡,。
范例 2：光纖到光纖的耦合
為了將其中一個(gè)光纖的光耦合到另一個(gè)具有相同 NA 的光纖,，必須使用兩個(gè)相同的球透鏡。將兩個(gè)球透鏡與光纖放在一起,，如圖 4 所示,。如果光纖具有相同的 NA，則可應(yīng)用如范例 1 所示的相同邏輯,。
圖 4： 光纖到光纖的耦合
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
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