系統里的透鏡包括FAC/SAC及球面聚焦鏡都是采用市面上標準的透鏡，在典型的光纖耦合14針蝶形封裝中，最多需要三個獨立的透鏡才能提供有效且穩定的耦合。大多數高端激光二極管使用兩個交叉的柱面方形微透鏡來補償激光二極管快軸和慢軸的發散角之間的差異。第一透鏡，稱為快軸準直FAC透鏡，必須具有較大的數值孔徑，由于發散角的緣故，典型焦距約為500μm，由于發散孔徑的尺寸小，發散角通常約為25度。取決于單?；蚨嗄６O管的使用，慢軸的發散角比其快軸低3至5倍。因此，要使光束圓化，慢軸準直SAC透鏡必須具有比FAC透鏡更長的焦距。根據二極管子底座的尺寸，這些元件可以輕松占據平臺可用空間的三分之一，這進一步說明了使用方形微光學元件而非圓形光學元件的重要性。光束經過準直后，需要使用第三塊方形透鏡（通常是非球面透鏡）將光耦合到光纖中。就像在準直步驟中監控光束輪廓和發散角一樣，光纖耦合過程也會受到主動監控，以確保最大輸出功率。對于某些單模光纖耦合激光器，也可以觀察到偏振消光比。對于使用低功率激光器的價格敏感的激光二極管系統，通常使用單個球面或非球面透鏡，而不是一對柱面FAC和SAC透鏡。

(1)柱面透鏡的選擇和光路的安裝應遵循以下規則：

θ_1/θ_2=f_1/f_2

(2)激光二極管可以近似為一個點光源，得到準直輸出，兩個圓柱體與光源的間距等于兩者的焦距

(3)兩柱面主平面間距應等于f2-f1焦距之差，兩透鏡實際間距等于BFL2-BFL1。與球面透鏡一樣，柱面鏡的凸面應朝向準直射光束，以盡可能減少。

d_1=2f_1 (tan?( θ_2∕2))

d_2=2f_2 (tan?( θ_1∕2))

1. 由于激光二極管輸出光束發散較快，我們需要仔細確認每個圓柱上的光斑尺寸不超過鏡頭的有效光孔徑。因為圓柱的距離等于它的焦距，所以每個圓柱的最大光斑寬度應遵循

D_1=2f_1 (tan?( θ_2∕2))

D_2=2f_2 (tan?( θ_1∕2))

1. 采用的是平凸柱透鏡形式，根據平凸透鏡焦距計算公式

f_m=r/(n-1)（m=1,2；n為折射率，r為平凸透鏡的曲率半徑）

圖1 柱面FAC和SAC透鏡配對形式

圖2 二極管相關參數

兩個柱透鏡的參數

圖3柱透鏡參數

柱透鏡選型：根據索雷博公司柱面鏡的產品手冊，先選擇慢軸SAC透鏡作為參考透鏡，選擇型號為LJ1918L1-B或LJ1918L2-B，Focal Length=5.79mm，Length=6.0/8.0mm，Height=4.0mm，Radius=3mm，Center Thickness=2.8mm，Edge Thickness=2.0mm，Back Focal Length=4.0mm。根據上式（1）~（5）求解相應的快軸FAC透鏡相關參數。

圖4 柱透鏡結構示意圖

聚焦鏡的計算方式

聚焦鏡的本質是準直透鏡反著使用！根據公式（5）平凸透鏡計算焦距。

圖5 光纖與聚焦鏡的關系

圖6 聚焦鏡結構示意圖

f_m=r/(n-1)，聚焦鏡玻璃為H-LAF10，相應的折射率和阿貝數為1.787和47.5，計算相應的焦距為4mm

圖7 準直鏡的示意圖

圖8 聚焦鏡結構圖

圖9 激光合束結構圖

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