La lentille de couplage et la lentille de collimation peuvent-elles être remplacées l'une par l'autr

1. Brève introduction de la lentille de couplage et de la lentille collimatrice

La lentille de couplage et la lentille collimatrice sont souvent distinguées dans le livre d'index des lentilles à travers les scénarios d'application de la lentille. Que signifient chacun d'eux ?

La lentille de couplage est utilisée dans le chemin optique convergent pour faire converger la lumière divergente du laser dans la fibre réceptrice ;

Lentille collimatrice, également appelée lentille de collimation, est utilisée dans le trajet lumineux de collimation pour convertir la lumière divergente du laser ou de la fibre en un faisceau quasi parallèle avec un petit angle de divergence.

2. La différence entre la lentille de couplage et la lentille de collimation

 La différence entre elles réside dans la distance entre la source lumineuse et le foyer de l'objet :

Pour une lentille collimatrice, la source lumineuse est proche du foyer de l'objet et le grossissement vertical du spot est de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de fois. Pour la lentille convergente, la source lumineuse est éloignée du foyer de l'objet et le grossissement vertical du spot n'est que de quelques fois.

Suivant nous allons discuter d'un problème. Les lentilles de couplage peuvent-elles être utilisées pour la collimation ? Ou la lentille collimatrice peut-elle être utilisée pour le couplage de lumière convergente ? En pratique, il n'est pas nécessaire d'examiner ce problème, car le fournisseur de lentilles fournit une riche bibliothèque de objectifs avec des prix similaires, et il n'y a pas de force motrice pour "un objectif, deux usages". La réponse à cette question doit être considérée en termes d'ouverture numérique et d'aberration.

(1) Ouverture numérique

Lorsque le même objectif est utilisé comme objectif de collimation, son ouverture numérique effective est évidemment plus grande que lorsqu'il est utilisé comme objectif convergent. Par conséquent, lorsqu'une lentille collimatrice est utilisée comme lentille convergente, elle fait face au risque d'une ouverture numérique insuffisante. Sinon, il n'y a pas de problème de ce type. 

(2) Aberrations

Les lentilles de couplage ou de collimation sont ciblées pour optimiser la forme de la surface en fonction de leurs propres applications. Sous la distance de travail et l'ouverture recommandées par le fournisseur de l'objectif, l'aberration d'onde peut atteindre 0,05 λ et la perte de couplage causée par une si petite aberration peut être ignorée. Si la lentille de couplage et la lentille de collimation sont utilisées de manière interchangeable, l'aberration peut être plus grande que dans le livre d'index. Quant à la taille, elle doit être déterminée en fonction de la forme de surface spécifique et de la distance de travail. L'augmentation de l'aberration entraînera directement une diminution de l'efficacité du couplage.

En résumé, le remplacement de la lentille de couplage et de la lentille du collimateur entraînera changements dans l'ouverture numérique et détérioration des aberrations, ce qui entraînera la baisse de l'efficacité du couplage. La plage de fluctuation de cette baisse peut être aussi faible que quelques dixièmes de dB et jusqu'à 2 ~ 3 dB. Dans le chemin optique avec une grande marge de puissance, la perte d'efficacité se situe dans la plage acceptable, il peut donc être utilisé à la place. Cependant, ne les utilisez pas alternativement dans des situations où la marge de puissance est insuffisante, en particulier dans les dispositifs optiques passifs.