光纖準(zhǔn)直器的英文名稱：fiber collimators
定義：使從光纖中出來的光準(zhǔn)直的一種器件，或者將準(zhǔn)直后的光發(fā)射到光纖中。
很多時(shí)候需要將從光纖中的輸出光轉(zhuǎn)化成自由空間中的準(zhǔn)直光束。理論上采用一個(gè)準(zhǔn)直透鏡（如圖1）就能滿足該需求。但是透鏡要求光纖端口與其距離是固定的，約等于其焦距。實(shí)際中采用光纖準(zhǔn)直器更加方便。存在兩種不同類型的光纖準(zhǔn)直器：
一種是可以直接與裸光纖接觸的準(zhǔn)直器。這是便宜和簡便的方法，但是這種準(zhǔn)直器通常是永久性連接在光纖上。
另一種光纖準(zhǔn)直器與光學(xué)連接器之間存在機(jī)械截面，例如，F(xiàn)C或者SMA類型；通常不用于裸光纖。這種準(zhǔn)直器可以很方便的從有接頭的光纖上安裝或者去除。
同樣的器件還可以將準(zhǔn)直光束發(fā)射到光纖中，或者用于光纖間耦合：首先采用第一個(gè)準(zhǔn)直器使第一根光纖中出射的光準(zhǔn)直，然后采用另一個(gè)準(zhǔn)直器將準(zhǔn)直光束聚焦進(jìn)入第二根光纖中。一般來講，光纖連接器可以看做光纖光學(xué)和自由空間光學(xué)之間的自然截面。
圖1：透鏡可以使光纖輸出光準(zhǔn)直，或者將準(zhǔn)直光束發(fā)射到光纖中。
另一個(gè)應(yīng)用是將背向反射鏡和附加的光學(xué)元件結(jié)合在一起。例如，可以在其中插入法拉第旋轉(zhuǎn)器來得到光纖法拉第反射鏡，或者插入一個(gè)四分之一波片得到半波片反射鏡。有些其他的情況下，可以采用光纖濾波器或者飽和吸收器。
不同情況下得到的準(zhǔn)直光束的光束半徑是不同的。有時(shí)，光束直徑與光纖直徑相當(dāng)，例如，125μm；這時(shí)瑞利長度小于1 cm。有些情況下，需要光束直徑為幾個(gè)毫米甚至更大。
單模光纖是計(jì)算相對簡單的情況。這時(shí)可以采用下面的公式準(zhǔn)確的計(jì)算出光束半徑：
這里假設(shè)了光纖模式的光束形狀近似為高斯型，這樣就可以采用光束發(fā)散角的半角 θfiber對應(yīng)的公式。
同時(shí)假設(shè)光纖端口與透鏡之間的距離約等于焦距f。如果距離太小，光束會發(fā)散，而距離太大，光束在一定距離時(shí)會會聚到焦點(diǎn)處。通常距離稍大一些比較好，其中光束焦點(diǎn)可以在工作距離內(nèi)得到。焦距越長，前后位置越不重要。
光纖模式尺寸越小，得到的光束發(fā)散角越大，因此給定焦距的情況下得到的準(zhǔn)直光束越大。即波長越短，得到的模式尺寸越小，輸出光束越大。當(dāng)波長足夠短時(shí)，光纖進(jìn)入多模區(qū)域后這種效應(yīng)更加明顯。由于以上原因紅外光束的可見導(dǎo)向射束并不能給出紅外光束的準(zhǔn)確大小。另外，準(zhǔn)直需要的準(zhǔn)確光纖位置與波長有關(guān)，尤其是不采用消色差棱鏡的情況下。
多模光纖的輸出光束的發(fā)散角（即準(zhǔn)直光束尺寸）與光出射條件有關(guān)，尤其與光纖有關(guān)（例如，彎曲）。一般來講，它的光束發(fā)散角比單模光纖的要大。
光纖準(zhǔn)直器可以用于不同準(zhǔn)直光束尺寸的情況，即對應(yīng)不同焦距的情況。準(zhǔn)直光束尺寸越大，則需要裝置更長，直徑也更大。
有些光纖準(zhǔn)直器中具有調(diào)節(jié)螺絲用來控制光束方向（結(jié)合角度調(diào)節(jié)），或者微調(diào)前后位置（調(diào)節(jié)聚焦程度或者工作距離）。對于沒有調(diào)節(jié)螺絲的準(zhǔn)直器，需要采用附加的光機(jī)械裝置來放置準(zhǔn)直器。
準(zhǔn)直器可以采用不同種類的透鏡。標(biāo)準(zhǔn)的通信光纖和其它種類的光纖通常采用漸變折射率透鏡（GRIN透鏡），因?yàn)樗鄬^便宜，尺寸很小。但是它不適合用于較大光束直徑的情形，例如，大于幾毫米的情況。在這種情況下，可以采用普通的單透鏡或者雙透鏡，通常是球形的，有時(shí)也可以是非球形的。這在準(zhǔn)直光束需要傳播很長距離時(shí)需要用到，例如在自由空間光通信中需要長的瑞利長度的情況。
特殊情況下需要采用特殊的透鏡。例如，當(dāng)光束包含不同波長的光時(shí)需要采用消色差雙透鏡，否則不能使所有波長的光準(zhǔn)直。當(dāng)光纖中出來的光具有很大的光束發(fā)散角，為了減小光束畸變可以采用非球面透鏡。
單個(gè)光纖準(zhǔn)直器的插入損耗通常很小，為0.2 dB量級甚至更低。它與很多因素有關(guān)系，例如抗反射涂層和透鏡上的臟東西。但是，當(dāng)使用裸光纖或者有接頭的光纖時(shí)上面的因素就不會有影響。
用于光纖間耦合的一對耦合器的插入損耗會比兩個(gè)裝置插入損耗的和大。尤其是單模光纖的情況，實(shí)現(xiàn)很好的模式匹配非常重要。當(dāng)然，準(zhǔn)直器應(yīng)該具有相同大小的準(zhǔn)直光束。根據(jù)準(zhǔn)直器中光纖的具體前后位置，理想的情況是準(zhǔn)直器間的距離不為零。這種情況下也可以插入其它的光學(xué)元件，例如光學(xué)濾波器或者偏振器。
傾斜光纖端口通常用于抑制光纖端面背向反射到纖芯中的光，也就是使回波損耗最大。但是，傾斜的端口也會反射輸出的光束。
有些光纖連接器具有傾斜的光纖接口，可以采用傾斜的光纖夾具進(jìn)行補(bǔ)償。否則，從光纖中出射的光束會以一定的角度射向透鏡。經(jīng)過透鏡之后，光束方向與光纖在相同方向上（假設(shè)準(zhǔn)確的前后和橫向位置），但是會相對于透鏡的中心有一定的偏移。這同樣會提高插入損耗并且如果在邊緣發(fā)生反射、散射等還會降低光束質(zhì)量。
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