灯光的聚焦与对准二极管输出准直光束激光二极管透镜

将准直接光源转换为线光源

L = 2(r0/f)(z+f)

它是应用最广泛的柱面镜类型。 如下图所示，半径为r0的准直光源照射焦距为-f的凹柱面透镜（上图是为了更清楚地说明原理，所以放大了光束半径）。 光束将以半 theta 发散 (theta = r0 / f)。 此时，也可以近似为点光源在焦点-f处的发散度。 到透镜后部的距离为z。线束的宽度为2r0（忽略高斯分布光斑的发散度），但线束的长度发生变化

L = 2 (r0 / f) (z + f)

当z大于f时，扩展比接近z/f，线长与z成正比。

如果需要产生z处宽度很窄的线光源，则可以将平凹柱面透镜前端或平凸柱面透镜后端的焦距设为z，与平凹面正交。柱面透镜压缩光束宽度。

[快速入门] 聚焦和对准灯光

二极管输出准直光束

激光二极管输出光束不对称发散，使其准直接操作更具挑战性。 例如，发散角θ。 Theta 1 x 2 = 10° x 40°二极管光源，如果仅使用标准球面透镜，只有在一个方向准直时才会出现另一个方向的发散或会聚。 利用柱面透镜将问题分解为两个一维方向，通过两个正交柱面透镜的组合可以同时准直两个方向。

柱面透镜的选择和光路的安装应遵循以下规则：

θ1/θ2 = 10°/40° = f1/f2

1）调整后光斑对称，两柱面透镜焦距比等于发散角。

θ 1 / θ 2 = 10°/ 40° = f1 / f2

2）激光二极管可以近似为点光源以获得准直输出。 两个圆柱体与光源之间的距离等于两者的焦距。

3）两柱面主平面之间的距离应等于f2-f1的焦距差，两透镜之间的实际距离等于BFL2-BFL1。 与球面透镜一样，柱面镜的凸面应定向为准直光束以将其最小化。

d1 = 2f1(tan(θ2/2))

d2 = 2f2(tan(θ1/2))

4) 由于激光二极管的输出光束发散很快，我们需要仔细确认每个柱面上的光斑尺寸不超过透镜的有效光学孔径。因为柱面的距离等于其焦距，所以每个圆柱体的最大光斑宽度应遵循

D1 = 2f1（θ2/2）

D2 等于 2f2，即 θ 正切的二分之一。

例如，（f1 = 12.7 mm，BFL1 = 7.49 mm）和（f2 = 50.2 mm，BFL2 = 46.03 mm）柱面透镜的组合凸透镜的作用，平面上两个透镜之间的距离为BFL2 - BFL1 = 38.54 mm。第一柱面透镜的光斑直径为

D1 = 2 (12.7 毫米) Tan(20°) = 9.2 毫米

第二个圆柱内的光斑直径为

D2 = 2 (50.2 毫米) Tan(5°) = 8.8 毫米

虽然仍然存在一点不对称，但这两个柱面透镜的简单组合极大地提高了光束质量。