透镜聚焦

SSSSODA

求助各位大佬，我这边入射光源算是一个矩形面光源吧，光源的发散角是34°，然后我想在这个面光源后面加几个透镜从而减小光的发散角，目标是na= 0.1作用；我该用什么操作数去优化这个设
计呢？我这边不涉及镜头的设计，用的都是现在市面上能买到的镜头，我现在的设计文件如下，经过最后一个透镜出来的光线不仅不聚焦，反而非常混乱，这是什么原因呢？
源文件如下

kmty9216

如果不汇聚成像的话，要转换成无焦系统去优化，根据发散角去优化。现在这个系统看起来焦距和球差都比较大。

optical202506

大佬，方便的话把光源规格书信息放出来一下或者型号是哪个，帮你分析下，初步怀疑你的光源建立有问题

SSSSODA

optical202506 发表于 2025-6-18 18:53
大佬，方便的话把光源规格书信息放出来一下或者型号是哪个，帮你分析下，初步怀疑你的光源建立有问题 ...

      佬你好，我这个光源是来自于一个光纤，一个圆头转矩形的光纤，光纤的NA是0.56，圆头连接前级系统，前级系统的光通过光纤传输到矩形头处，矩形头大小是宽度0.8mm高度9.7mm，然后这个矩形头作为狭缝输出光源，实际使用的光纤参数如下图所示：
      然后狭缝输出光源我后面是要搭建一个成像的光谱仪系统的，打算采用的结构是M型CT光谱仪，考虑光纤的发散角很大，在狭缝后单纯用一个球面准直镜的话无法将狭缝出射的光全部接收到，这样光的利用率就会降低
      所以我这边想通过在狭缝与准直镜之间加入一些透镜去减小入射光源的NA，这样后续的球面准直镜在相同距离下接收到的来自狭缝的光能量就更多

optical202506

光线先调整正常在跑，X-Z至少得调整成这样吧，不超过镜片边缘

optical202506

另外，你是想让光线聚焦在像面上吗？那何来na控制到0.1这一说？

匍匐前进

差不多放大倍率5.92倍左右。直接用伽利略型扩束镜的架构，应该也可以，慢慢改成焦点聚焦的架构

SSSSODA

optical202506 发表于 2025-6-18 19:37
光线先调整正常在跑，X-Z至少得调整成这样吧，不超过镜片边缘

超出口径那部分光我就当损失掉了，忽略不计，我主要关心的是后续的光路，感觉经过这三个透镜之后光线更加乱了，球差什么的现象更明显了

SSSSODA

optical202506 发表于 2025-6-18 19:41
另外，你是想让光线聚焦在像面上吗？那何来na控制到0.1这一说？

我是想做到这样的效果的，在虚拟面出NA为0.1左右，方便后续的镜子能接收到更多的光

hngxyzc

第一、根据：光学扩展量守恒原理。光源的发散角与光源尺寸乘积是个守恒量：也就是说，这个矩形光源，你要缩小它的发散角，就要扩大它到尺寸（扩束）；如果你压缩的尺寸，他的发散角必然扩大。文档所说68°接收角，指输入端（圆头端），不是指输出端（矩形端）。输出端的面积与输入端不同，发散角必然不同。既然这种光源 用来做光谱仪输入光源使用，那么它应该是设计好的，矩形端的发散角会小一些。
第二、假如还是按34°发散角计算，A代表准直后的光束尺寸  ：光纤处 9.7*sin34=A*NA   如果你要把NA压缩到0.1.那么需要把A扩大到0.56/0.1 *9.7=54.3mm .   
总结一下：你要缩小光源的发散角，就要对光源准直扩束，需要尺寸大焦距大的透镜来准直；如果光源尺寸本来就很小，比如单模光纤直径0.01mm，那么你用很小的透镜就能准直到很小到发散角；如果你的光源是1mm的光纤，那么你要准直到前者到水平，你就得用很大到透镜才能实现。如果你把准直后的光束，再次用透镜聚焦到一个小到面积，那么它到发散角又会按比例扩散。总之，这是个守恒量。