光纤准直器（Fiber Collimator）看起来只是一个很小的光学器件，真正选型时参数却不少：

工作波长怎么选？焦距越长越好吗？输出光斑多大合适？FC/PC和FC/APC有什么区别？固定式、可调式、反射式又该怎么选？

其实不用一开始研究所有参数。选择光纤准直器，先搞清楚4件事：波长 + 光纤类型 + 需要的光束直径 + 准直还是耦合，基本就能确定大方向。

01｜光纤准直器到底是干什么的？

先从最简单的概念开始。单模光纤输出的光并不是一束平行光。离开光纤端面以后，光束会迅速发散。因此需要一个透镜把发散光变成接近平行传播的光束：光纤 → 发散光 → 准直器 → 准直光。这就是光纤准直器最基本的作用。

而且光路通常是可逆的。它也可以反过来：自由空间准直光 → 准直器 → 聚焦 → 光纤

因此光纤准直器主要解决两个问题：光纤 → 自由空间：准直，自由空间 → 光纤：耦合

02｜选准直器，第一件事：看工作波长

这是最容易被忽略，但非常重要的参数。例如常见系统可能工作在：405 nm、532 nm、633 nm、780 nm、850 nm、980 nm、1064 nm、1310 nm、1550 nm。不同波长需要匹配不同的：透镜材料 + 增透膜（AR Coating）。如果镀膜波段不匹配，反射损耗会增加，透过率和系统效率都会受到影响。

所以第一条非常简单：先确定激光波长，再选择对应膜系的准直器。

03｜第二个关键参数：光纤类型

不同光纤输出的光束特性不同。常见的包括：

单模光纤 SM

通常用于获得高质量基模输出。例如：780HP、980HP、1060XP、SMF-28等。单模光纤输出接近高斯光束，非常适合准直和精密光学系统。

保偏光纤 PM

如果系统除了传输激光，还要求：保持线偏振方向。就需要使用保偏光纤（PM Fiber）。例如：PM780、PM980、PM1550等。

这时准直器除了匹配光纤参数，还需要关注：保偏轴方向。

多模光纤 MM

多模光纤允许多个空间模式传播。因此它的输出光束与单模光纤明显不同，通常不能简单按照理想高斯光束处理。如果系统要求非常好的准直光束质量：通常优先使用单模光纤。

04｜为什么同样是准直器，输出光束有大有小？

这就涉及一个非常重要的参数：焦距。可以先简单理解：

焦距越长 → 输出准直光束通常越大

焦距越短 → 输出准直光束通常越小

对于单模高斯光束，在理想近似下，准直后的光束尺寸与：

波长 λ、透镜焦距 f、光纤模场尺寸 MFD

都有关系。

因此，同一根光纤换不同焦距的准直器，输出光束直径也会变化。

05｜举个简单例子

假设同样是一根单模光纤。使用：短焦距准直器，输出的准直光束可能比较细。

换成：长焦距准直器，输出光束就会变粗。

所以焦距并不是越长越好。关键看后面的光学系统需要多大的光束。例如：需要进入AOM？需要通过EOM？需要进入晶体？需要扩束？需要远距离传播？需要耦合进另一根光纤？不同应用对光束尺寸的要求完全不同。

06｜准直器最重要的三个光束参数

实际选择时，可以重点关注三个参数。

① 输出光束直径

就是准直器输出的光束有多粗。例如：1 mm、2 mm、3 mm、5 mm……具体选择取决于后续光路。

② 发散角

现实中的准直光并不是绝对平行。它仍然存在一定发散。因此：发散角越小 → 光束传播更远后尺寸变化越小。

如果需要长距离自由空间传输，发散角就非常重要。

③ 工作距离 / 束腰位置

有些应用并不要求真正意义上的“无限远准直”。而是希望光束在：10 cm、1 m。甚至更远的位置形成需要的光斑。

这时就需要考虑束腰位置和工作距离。

07｜固定式还是可调式？

这是另一个非常实用的问题。

固定式准直器

透镜和光纤之间的位置在出厂时已经固定。优点：体积小、结构简单、稳定性高。非常适合：

• 固定波长
• 固定光纤
• 长期稳定工作的系统

如果参数已经确定：固定式通常是最省事的选择。

可调焦准直器

可以调节光纤端面和透镜之间的距离。这样就可以：微调准直状态和光束发散角。适合：

• 实验室
• 波长需要变化
• 需要重新优化准直
• 对发散角要求较高的系统

简单理解：系统固定 → 固定式，实验经常调整 → 可调式

08｜什么时候需要三轴、五轴准直器？

如果只是把光纤输出变成自由空间准直光：普通固定式准直器往往已经够用。但如果目标是：把自由空间激光高效率耦合进单模光纤，事情就完全不同了。因为单模光纤纤芯和模场尺寸很小。光束位置偏一点、角度偏一点，都可能让耦合效率明显下降。所以通常需要调节：X / Y / Z

以及：Pitch / Yaw，也就是：五轴调节。因此：

普通准直 → 固定式即可，精密耦合 → 三轴 / 五轴调节更方便

尤其是单模和保偏光纤耦合，对调整精度要求更高。

09｜FC/PC和FC/APC怎么选？

光纤准直器经常提供不同接口。最常见的是：FC/PC  和  FC/APC

两者最大的区别之一是：光纤端面角度不同。

FC/PC

端面基本垂直于光纤轴。优点：结构常见、使用方便、兼容性好。适合大多数普通光纤系统。

FC/APC

端面带有一定角度，常见为约8°。这样反射回来的光不容易沿原光路直接返回光纤纤芯。因此最大的优势是：回波反射更低。特别适合：

• 窄线宽激光器
• 对反馈敏感的激光器
• 干涉系统
• 高稳定性光学系统
• 通信和精密测量

简单理解：普通系统 → FC/PC通常够用，怕回光 → 优先FC/APC

10｜非球面、消色差、反射式怎么选？

准直器里面真正负责准直的是光学元件。不同设计各有优势。

非球面准直器

非常常见。非球面透镜可以很好地控制球差，而且：结构紧凑、透过率高、体积小。

适合：单一波长或较窄波段的激光准直。

消色差准直器

如果系统涉及多个波长，普通单透镜会产生明显的色差。消色差设计可以降低不同波长之间的焦距变化。因此适合：多波长、宽带光源、光谱系统。

反射式准直器

反射式准直器通常使用：离轴抛物面镜（OAP）进行准直。因为反射不依赖普通透镜的材料色散，所以具有非常重要的优势：天然没有传统折射透镜那样的色差。因此特别适合：

• 超宽波段
• 多波长系统
• 超快激光
• 中红外
• 光谱系统

简单理解：单波长 → 非球面，多波长 → 消色差，超宽光谱 → 可以考虑反射式

11｜自由空间光怎么高效率耦合进单模光纤？

这是光纤实验中最常见的问题之一。很多人以为：只要把光斑聚焦得比纤芯小，就可以获得很高耦合效率。实际上没有这么简单。单模光纤耦合本质上是：自由空间光场与光纤基模之间的模式匹配。

不仅要看：光斑尺寸，还要看：光束位置、入射角度、波前、光束质量 M²、偏振状态

以及：聚焦光束与光纤模场的匹配程度。

所以高效率单模光纤耦合真正追求的是：模式匹配，而不仅仅是“光斑足够小”。这是一个非常重要的概念。

12｜不会选？直接看这张表

13｜光纤准直器选型，记住这个顺序

如果面对很多型号不知道从哪里开始，可以按照下面的顺序：

第一步：确定波长

例如：532 / 780 / 850 / 1064 / 1550 nm

↓

第二步：确定光纤

SM / PM / MM以及具体光纤型号和MFD。

↓

第三步：确定需要的光束尺寸

输出光束需要1 mm还是5 mm？

↓

第四步：确定用途

准直？还是：耦合进光纤？

↓

第五步：确定接口

FC/PC ， FC/APC ，尾纤

↓

第六步：考虑特殊要求

低发散角、低回损、宽光谱、高功率、高耦合效率、长距离传播

最终再确定具体准直器结构。

14｜最后记住这6句话

如果不想研究复杂公式，可以先记住：

光纤出光 → 需要准直器把发散光变成准直光

焦距越长 → 通常可以得到更大的准直光束

单波长 → 非球面准直器很常用

宽光谱 → 消色差或反射式准直器

高效率单模耦合 → 关键是模式匹配 + 精密多轴调节

怕回光 → 优先考虑FC/APC

真正选择光纤准直器时，最值得提供给工程师的参数是：

波长 + 光纤型号 + MFD + 接口 + 目标光束直径 + 准直/耦合距离 + 激光功率

有了这些参数，准直器的选择就会简单很多。