CN120802431A - 一种光纤准直镜头及光纤光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤准直镜头及光纤光学系统。所述光纤准直镜头沿光轴由光纤端面至外侧依序包括：第一透镜和第二透镜。所述第一透镜内侧面为凸面；第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度，且所述第一透镜和第二透镜之间的光轴上具有空气间隔。其中，所述第一透镜和第二透镜的四个面中至少有两个面是非球面，且所述第一透镜和第二透镜满足条件式：和条件式：。能够通过对所述光纤准直镜头中第一透镜和第二透镜中折射率、曲率半径、空气间距以及第一透镜前后间距的调整配合，能够实现对球差和彗差的优化，进而提高准直光束的质量，使其能够更好的满足高精度准直应用的要求。

Description

一种光纤准直镜头及光纤光学系统

技术领域

本发明涉及物理光学和几何光学技术领域，尤其涉及一种光纤准直镜头及光纤光学系统。

背景技术

光纤准直镜头是一种用于将从光纤端面发出的发散光束转换为平行光束的光学元件。这种转换对于确保光信号在传输过程中保持高质量至关重要，特别是在光纤通信、激光加工和其他精密光学应用中。

20世纪90年代以来，通过引入高精度的透镜和调节机制，使得光纤准直镜头能够在指定工作距离内保持较小的腰斑尺寸。进入21世纪，梯度折射率透镜的应用，使得光纤准直镜头在小型化方面取得了显著进展。而自适应光纤准直器则利用压电陶瓷等材料实现动态调整，进一步提升了系统的灵活性和响应速度。

但是，传统的光纤准直镜头虽然可以实现一定程度的准直，但现有的光纤准直镜头通常采用球面透镜，而球面透镜在处理大口径或大角度的光束时会产生较大的像差。例如出现球差和彗差，其中，球差是轴上物点发出的光束由于透镜的不同区域对光线的折射能力不同，导致光线无法汇聚于同一点的现象；彗差是离轴物点发出的光束由于透镜的不同区域对光线的折射能力不同，导致光线在像面上形成类似彗星形状的弥散斑。

这些像差会导致光束质量下降，尤其是在需要高精度准直的应用中，球面透镜的性能可能不足以满足要求。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种光纤准直镜头及光纤光学系统。来解决处理大口径或大角度光束时产生较大的像差的问题，进而提高光束质量，使其更适用于高精度准直的应用中。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种光纤准直镜头，沿光轴由光纤端面至外侧依序包括：

第一透镜，所述第一透镜具有光焦度，所述第一透镜内侧面为凸面；

第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度，且所述第一透镜和第二透镜之间的光轴上具有空气间隔；

其中，所述第一透镜和第二透镜的四个面中至少有两个面是非球面，且所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2、第一透镜内侧面的曲率半径R1、第二透镜外侧面的曲率半径R4满足条件式：

；

所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜中厚LT1满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、第一透镜中厚LT1、第二透镜中厚LT2满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面曲率半径R2、第二透镜内侧面曲率半径R3满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面曲率半径R2、第二透镜外侧面曲率半径R4满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、第一透镜中厚LT1满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第二透镜内侧面曲率半径R3、第二透镜外侧面曲率半径R4、第二透镜中厚LT2满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2满足条件式：

。

其中一个实施例，所述第一透镜内侧面和外侧面为非球面，或，所述第二透镜内侧面和外侧面为非球面，或，所述第一透镜内侧面、外侧面和所述第二透镜内侧面、外侧面均为非球面，或，所述第一透镜外侧面和所述第二透镜内侧面、外侧面为非球面。

其中一个实施例，所述第一透镜和第二透镜相互独立，且所述光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1和第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2可调。

另一个实施例公开了一种光纤光学系统，所述光纤光学系统包括上述任一项所述的光纤准直镜头。

本发明公开的光纤准直镜头及光纤光学系统中，所述光纤准直镜头沿光轴由光纤端面至外侧依序包括：第一透镜，所述第一透镜具有光焦度，所述第一透镜内侧面为凸面；第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度，且所述第一透镜和第二透镜之间的光轴上具有空气间隔。其中，所述第一透镜和第二透镜的四个面中至少有两个面是非球面，且所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2、第一透镜内侧面的曲率半径R1、第二透镜外侧面的曲率半径R4满足条件式：。满足上述透镜折射率、空气间距和曲率半径条件时，能够平滑光线在光纤准直镜头的入射角度和出射角度，有利于矫正光纤准直镜头的球差。而且，所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜中厚LT1满足条件式：。满足上述第一透镜曲率半径、第一透镜前后间距条件时，有利于矫正第一透镜的彗差。

可见，通过对所述光纤准直镜头中第一透镜和第二透镜中折射率、曲率半径、空气间距以及第一透镜前后间距的调整配合，能够实现对球差和彗差的优化，进而提高准直光束的质量，使其能够更好的满足高精度准直应用的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1公开的一种光纤准直镜头结构示意图；

图2为本发明实施例1公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离32.8mm时，在束腰位置的光束照度图；

图3为本发明实施例1公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离94.1mm时，在束腰位置的光束照度图；

图4为本发明实施例2公开的一种光纤准直镜头结构示意图；

图5为本发明实施例2公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离101.2mm时，在束腰位置的光束照度图；

图6为本发明实施例2公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离28.3mm时，在束腰位置的光束照度图；

图7为本发明实施例3公开的一种光纤准直镜头结构示意图；

图8为本发明实施例3公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离17.7mm时，在束腰位置的光束照度图；

图9为本发明实施例3公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离46.6mm时，在束腰位置的光束照度图；

图10为本发明实施例4公开的一种光纤准直镜头结构示意图；

图11为本发明实施例4公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离85.6mm时，在束腰位置的光束照度图；

图12为本发明实施例4公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离38.1mm时，在束腰位置的光束照度图；

图13为本发明实施例5公开的一种光纤准直镜头结构示意图；

图14为本发明实施例5公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离37.3mm时，在束腰位置的光束照度图；

图15为本发明实施例5公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离120.2mm时，在束腰位置的光束照度图；

图16为本发明实施例6公开的一种光纤准直镜头结构示意图；

图17为本发明实施例6公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离135.5mm时，在束腰位置的光束照度图；

图18为本发明实施例6公开的一种光纤准直镜头调节至束腰距离19.3mm时，在束腰位置的光束照度图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更详细的描述。但是，应当理解，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式或实施例。相反地，提供这些实施方式或实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式或实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。

本发明一个实施例公开了一种光纤准直镜头，沿光轴由光纤端面至外侧依序包括：

第一透镜，所述第一透镜具有光焦度，所述第一透镜内侧面为凸面；

第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度，且所述第一透镜和第二透镜之间的光轴上具有空气间隔；

其中，所述第一透镜和第二透镜的四个面中至少有两个面是非球面，且所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2、第一透镜内侧面的曲率半径R1、第二透镜外侧面的曲率半径R4满足条件式：

；

所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜中厚LT1满足条件式：

。

本发明中，所述第一透镜和第二透镜的透镜材质均为硫系玻璃、硅玻璃、高硼硅酸盐玻璃等C波段可用材料。其中，在C波段的光纤准直镜头中，硅玻璃凭借高透射率、低色散、优异的热稳定性及成熟的加工工艺，是通信、传感等高精度场景的首选。硫系玻璃则适用于超宽红外透射或微型化的特殊场景中使用。高硼硅酸盐玻璃则适用于成本敏感、热稳定性要求一般的工业场景。所以，本发明第一透镜和第二透镜的材质可以根据实际需求进行选择，使其能够更大范围的适应各类场景的应用。

所述第一透镜和第二透镜的内侧为靠近光纤端面、激光射入的一侧。所以，所述第一透镜和第二透镜内侧面为靠近光纤端面的一面。所述第一透镜和第二透镜的外侧为远离光纤端面、激光射出的一侧。所以，所述第一透镜和第二透镜外侧面为远离光纤端面的一面。

所述光焦度是衡量光学元件对平行光束偏折能力的物理量，本质是单位距离内的偏折角。光焦度可分为正光焦度和负光焦度，正光焦度的元件具有会聚光线的能力，负光焦度的元件具有发散光线的能力。本实施例中，所述第一透镜具有光焦度就是指所述第一透镜既可以具有正光焦度，为会聚光线的透镜；也可以具有负光焦度，为发散光线的透镜。所述第二透镜具有正光焦度则指的是所述第二透镜为会聚光线的透镜。

所述第一透镜和第二透镜的四个面中至少有两个面是非球面。即，所述第一透镜内侧面、外侧面和第二透镜内侧面、外侧面中至少有两个面是非球面。所述第一透镜和第二透镜的非球面是与球面相对的：球面透镜的表面为球面的一部分，即表面的曲率中心到表面上任意一点的距离（曲率半径 R）处处相等；非球面透镜的表面为非球面，即表面的曲率半径随位置变化（不满足球面方程）。所以，本发明实施例中至少有两个透镜面是可以调控的。继而，再通过设置第一透镜和第二透镜的位置、距离以及透镜本身（非球面）的参数条件，能够实现所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2、第一透镜内侧面的曲率半径R1、第二透镜外侧面的曲率半径R4满足条件式：

，

例如，；

所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜中厚LT1满足条件式：

，

例如，。

其中，透镜折射率、空气间距和曲率半径满足条件式：时，能够实现平滑光线在光纤准直镜头的入射角度和出射角度，矫正光纤准直镜头的球差的目标。第一透镜曲率半径、第一透镜前后间距满足条件式：时，有利于矫正第一透镜的彗差。

可见，通过对所述光纤准直镜头中第一透镜和第二透镜中折射率、曲率半径、空气间距以及第一透镜前后间距的调整配合，能够实现对球差和彗差的优化，进而提高准直光束的质量，使其能够更好的满足高精度准直应用的要求。

另一个实施例中，所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、第一透镜中厚LT1、第二透镜中厚LT2满足条件式：

，

例如，。

满足上述透镜折射率和中厚条件时，能够平衡第一透镜和第二透镜的折光能力，有利于降低光纤准直镜头对单一镜片的高敏感度。

另一个实施例中，所述第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面曲率半径R2、第二透镜内侧面曲率半径R3满足条件式：

，

例如，。

满足上述透镜焦距和曲率半径条件时，能够将光线在第一透镜外侧面和第二透镜内侧面多重反射造成的杂散光移出有效区域，有利于降低光纤准直镜头的串扰和回波损耗。

另一个实施例中，所述第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面曲率半径R2、第二透镜外侧面曲率半径R4满足条件式：

，

例如，。

满足上述透镜焦距和曲率半径条件时，能够将光线在第二透镜内的多重反射造成的杂散光移出有效区域，有利于降低光纤准直镜头的串扰和回波损耗。

另一个实施例中，所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、第一透镜中厚LT1满足条件式：，

例如，。

满足上述第一透镜曲率半径和中厚条件时，能够保证第一透镜的曲面矢高和边缘厚度，有利于第一透镜的加工性。

另一个实施例中，所述第二透镜内侧面曲率半径R3、第二透镜外侧面曲率半径R4、第二透镜中厚LT2满足条件式：，

例如，。

满足上述第二透镜曲率半径和中厚条件时，能够保证第二透镜的曲面矢高和边缘厚度，有利于第二透镜的加工性。

另一个实施例中，所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2满足条件式：，例如。

满足上述透镜焦距、折射率、间距条件时，能够尽可能拉开第一透镜至第二透镜的空气间距，有利于增加光纤准直镜头的调焦范围。

另一个实施例中，所述第一透镜内侧面和第一透镜外侧面为非球面，或，所述第二透镜内侧面和第二透镜外侧面为非球面，或，所述第一透镜内侧面、第一透镜外侧面和所述第二透镜内侧面、第二透镜外侧面均为非球面，或，所述第一透镜外侧面和所述第二透镜内侧面、第二透镜外侧面为非球面。

非球面的透镜面可以根据上述各实施例的条件式进行加工制成，当满足一定条件式时，则可以取得相应的有益效果。

另一个实施例中，所述第一透镜和第二透镜相互独立，且所述光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1和第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2可调。

优选的，所述第一透镜和第二透镜可以通过可移动（包括平移和旋转）的机构进行固定，在有需要的时候对所述光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1和第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2进行调整，使其满足一定的条件式。即，本实施例采用了非固定光学系统配置，允许调节所述光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1和第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2，从而实现了灵活的调焦功能，克服了传统固定折射率准直器调节灵活性不足的问题。这不仅提升了系统的适应性和稳定性，还能更好地满足高精度准直应用的需求。

另一个实施例公开了一种光纤光学系统，所述光纤光学系统包括上述任一实施例所述的光纤准直镜头。

以下，将结合表1和表2，通过几个具体实施例来对本发明公开的光纤准直镜头和光纤光学系统进行说明。

表1：

需要说明的是，表1例举了6个具体实施例的透镜参数（不含第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2），表格中“/”表示该参数未定义或无实际数值（如某些实施例未使用特定表面曲率或圆锥系数）。所有带数值的长度参数（AT1、LT1、LT2、R1-R4、F1、F2）均以毫米（mm）为单位。

表2：

表2对应表1例举出了6个具体实施例对应的条件式结果，均在上述各实施例所要求的范围内。

实施例1

实施例1公开了一种光纤准直镜头，图1所示（图1的左侧为光纤端面LS），沿光轴由左至右依序包括：第一透镜L1和第二透镜L2。

其中，所述第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜内侧面S1为凸面、非球面，第一透镜外侧面S2为凸面、非球面；所述第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜内侧面S3为凸面，第二透镜外侧面S4为凸面。所述第一透镜和第二透镜的具体参数如表1（实施例1）、表2（实施例1）所示。

表1中未示出第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2，是因为本实施例所述光纤准直透镜中第一透镜和第二透镜在制成后，其参数会固定为表1中所示的参数。而本实施例中，所述第一透镜和第二透镜相互独立，且所述第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2可调。即，可以通过调节AT2来对所述光纤准直镜头的效果进行调整（如表3）。

表3：

表3示出了实施例1公开的光纤准直镜头在不同第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2对应的束腰距离（镜头的光束出射面到整个光束传播中最窄的位置的间距）和束腰半径（整个光束传播中最窄的位置的光斑半径）。即实施例1的光纤准直镜头可以通过调节第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2来调节束腰距离和束腰半径。而且，由表3可知，实施例1公开的光纤准直镜头在调节过程中束腰半径和发散角数值较小，准直效果也好。

图2、图3分别示出了实施例1的光纤准直镜头调节至束腰距离32.8mm、94.1mm时，在束腰位置的光束照度图。可知实施例1公开的光纤准直镜头在调节范围内的光束传播的形变控制有良好表现。

实施例2

实施例2公开了一种光纤准直镜头，图4所示（图4的左侧为光纤端面LS），沿光轴由左至右依序包括：第一透镜L1和第二透镜L2。

第一透镜L1具有负光焦度，第一透镜内侧面S1为凸面，第一透镜外侧面S2为凹面；第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜内侧面S3为凸面、非球面，第二透镜外侧面S4为凸面、非球面。具体参数如表1（实施例2）、表2（实施例2）所示。

表1中未示出第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2，是因为本实施例所述光纤准直透镜中第一透镜和第二透镜在制成后，其参数会固定为表1中所示的参数。而本实施例中，所述第一透镜和第二透镜相互独立，且所述第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2可调。即，可以通过调节AT2来对所述光纤准直镜头的效果进行调整（如表4）。

表4：

表4示出了实施例2公开的光纤准直镜头在不同第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2对应的束腰距离和束腰半径。即实施例2的光纤准直镜头可以通过第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2完成束腰距离和束腰半径调节。而且，由表4可知，实施例2公开的光纤准直镜头在调节过程中束腰半径和发散角数值较小，准直效果也好。

图5、图6分别示出了实施例2的光纤准直镜头调节至束腰距离101.2mm、28.3mm时，在束腰位置的光束照度图。可知实施例2公开的光纤准直镜头在调节范围内的光束传播的形变控制有良好表现。

实施例3

实施例3公开了一种光纤准直镜头，图7所示（图7的左侧为光纤端面LS），沿光轴由左至右依序包括：第一透镜L1和第二透镜L2。

第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜内侧面S1为凸面、非球面，第一透镜外侧面S2为凸面、非球面；第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜内侧面S3为凹面、非球面，第二透镜外侧面S4为凹面、非球面。具体参数如表1（实施例3）、表2（实施例3）所示。

表5：

表5示出了实施例3公开的光纤准直镜头在不同第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2对应的束腰距离和束腰半径。即实施例3的光纤准直镜头可以通过第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2完成束腰距离和束腰半径调节。而且，由表5可知，实施例3公开的光纤准直镜头在调节过程中束腰半径和发散角数值较小，准直效果也好。

图8、图9分别示出了实施例3的光纤准直镜头调节至束腰距离17.7mm、46.6mm时，在束腰位置的光束照度图。可知实施例3的光纤准直镜头在调节范围内的光束传播的形变控制有良好表现。

实施例4

实施例4公开了一种光纤准直镜头，图10所示（图10的左侧为光纤端面LS），沿光轴由左至右依序包括：第一透镜L1和第二透镜L2。

第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜内侧面S1为凸面，第一透镜外侧面S2为凸面、非球面；第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜内侧面S3为凸面、非球面，第二透镜外侧面S4为凸面、非球面。具体参数如表1（实施例4）、表2（实施例4）所示。

表6：

表6示出了实施例4公开的光纤准直镜头在不同第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2对应的束腰距离和束腰半径。即实施例4的光纤准直镜头可以通过第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2完成束腰距离和束腰半径调节。而且，由表6可知，实施例4公开的光纤准直镜头在调节过程中束腰半径和发散角数值较小，准直效果也好。

图11、图12分别示出了实施例4的光纤准直镜头调节至束腰距离85.6mm、38.1mm时，在束腰位置的光束照度图。可知实施例4的光纤准直镜头在调节范围内的光束传播的形变控制有良好表现。

实施例5

实施例5公开了一种光纤准直镜头，图13所示（图13的左侧为光纤端面LS），沿光轴由左至右依序包括：第一透镜L1和第二透镜L2。

第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜内侧面S1为凸面、非球面，第一透镜外侧面S2为凸面、非球面；第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜内侧面S3为凸面，第二透镜外侧面S4为凸面。具体参数如表1（实施例5）、表2（实施例5）所示。

表7：

表7示出了实施例5公开的光纤准直镜头在不同第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2对应的束腰距离和束腰半径。即实施例5的光纤准直镜头可以通过第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2完成束腰距离和束腰半径调节。而且，由表7可知，实施例5公开的光纤准直镜头在调节过程中束腰半径和发散角数值较小，准直效果也好。

图14、图15分别示出了实施例5的光纤准直镜头调节至束腰距离37.3mm、120.2mm时，在束腰位置的光束照度图。可知实施例5的光纤准直镜头在调节范围内的光束传播的形变控制有良好表现。

实施例6

实施例6公开了一种光纤准直镜头，图16所示（图16的左侧为光纤端面LS），沿光轴由左至右依序包括：第一透镜L1和第二透镜L2。

第一透镜L1具有正光焦度，第一透镜内侧面S1为凸面、非球面，第一透镜外侧面S2为凸面、非球面；第二透镜L2具有正光焦度，第二透镜内侧面S3为凸面，第二透镜外侧面S4为凸面。具体参数如表1（实施例6）、表2（实施例6）所示。

表8：

表8示出了实施例6公开的光纤准直镜头在不同第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2对应的束腰距离和束腰半径。即实施例6的光纤准直镜头可以通过第一透镜外侧面S2至第二透镜内侧面S3的空气间距AT2完成束腰距离和束腰半径调节。而且，由表8可知，实施例6公开的光纤准直镜头在调节过程中束腰半径和发散角数值较小，准直效果也好。

图17、图18分别示出了实施例6的光纤准直镜头调节至束腰距离135.5mm、19.3mm时，在束腰位置的光束照度图。可知实施例6的光纤准直镜头在调节范围内的光束传播的形变控制有良好表现。

由上述各实施例可知，本发明提供的光纤准直镜头兼顾束腰半径、发散角等准直效果指标，并具有束腰距离调节范围大的特点，能够带给下游光纤通信、激光加工和其他精密光学厂商更好的光纤准直效果和更大的束腰调节范围，具有极佳的应用前景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。文中所述“第一”、“第二”只是为了区分进行区分，并非对本发明内容的限制。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光纤准直镜头，其特征在于，沿光轴由光纤端面至外侧依序包括：

第一透镜，所述第一透镜具有光焦度，所述第一透镜内侧面为凸面；

第二透镜，所述第二透镜具有正光焦度，且所述第一透镜和第二透镜之间的光轴上具有空气间隔；

其中，所述第一透镜和第二透镜的四个面中至少有两个面是非球面，且所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2、第一透镜内侧面的曲率半径R1、第二透镜外侧面的曲率半径R4满足条件式：

；

所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1、第一透镜中厚LT1满足条件式：

。

2.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、第一透镜中厚LT1、第二透镜中厚LT2满足条件式：

。

3.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面曲率半径R2、第二透镜内侧面曲率半径R3满足条件式：

。

4.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面曲率半径R2、第二透镜外侧面曲率半径R4满足条件式：

。

5.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜内侧面曲率半径R1、第一透镜外侧面曲率半径R2、第一透镜中厚LT1满足条件式：

。

6.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第二透镜内侧面曲率半径R3、第二透镜外侧面曲率半径R4、第二透镜中厚LT2满足条件式：

。

7.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜C波段折射率IN1、第二透镜C波段折射率IN2、第一透镜焦距F1、第二透镜焦距F2、第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2满足条件式：

。

8.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜内侧面和第一透镜外侧面为非球面，或，所述第二透镜内侧面和第二透镜外侧面为非球面，或，所述第一透镜内侧面、第一透镜外侧面和所述第二透镜内侧面、第二透镜外侧面均为非球面，或，所述第一透镜外侧面和所述第二透镜内侧面、第二透镜外侧面为非球面。

9.根据权利要求1所述光纤准直镜头，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜相互独立，且所述光纤端面至第一透镜内侧面的空气间距AT1和第一透镜外侧面至第二透镜内侧面的空气间距AT2可调。

10.一种光纤光学系统，其特征在于，所述光纤光学系统包括权利要求1至9中任一项所述的光纤准直镜头。