準直鏡組在激光系統中應用廣泛。

在之前的一系列文章中介紹瞭準直透鏡的設計方法。在激光光學系統中，為實現消球差的效果，準直透鏡一般為單片非球面透鏡。

但是對於大數值孔徑光纖的出射光束，例如光纖輸出半導體激光器的NA通常可達0.22，即便是采用非球面透鏡也無能為力。

而且非球面透鏡的加工成本高，檢測困難，裝調精度要求高。為此，設計瞭一種適合大數值孔徑光纖輸出光束準直的三片式全球面透鏡組。

核心思路是通過凹面引入負球差來補償凸面產生的正球差，最終該全球面設計實現瞭極好的球差矯正效果，使激光光束的波前畸變降低到瞭最小。

光路結構如下：

圖1 全球面大數值孔徑準直鏡組

如圖所示，該準直鏡組主要由一片彎月透鏡以及兩側的雙凸透鏡組成。

通過仔細設計鏡片曲率，最終實現瞭極好的像差矯正效果。

2b5f2a8fb68f1f4e512f26de54a45026圖2 賽德爾圖2a30c63e5b491e34b4066cf3904572ed圖3 賽德爾系數

通過賽德爾圖可以看到，第四面凹面引入的負球差對其他面產生的正球差做瞭很好的補償，最終的球差為0.064波長，遠遠小於0.25波長。證明該系統的性能達到瞭很高的性能。

5ac73732499adb9e39f79dd0ddca1ce1圖4 波前畸變

由波前圖可以看到，該準直系統的波前畸變很小。

該準直組的焦距為50，采用進口高品質進口熔石英和高功率損傷閾值的鍍膜設計，可用在高功率光纖激光準直系統中。

具體的透鏡參數如下：

圖5 準直透鏡組參數