很多时候需要将从光纤中的输出光转化成自由空间中的准直光束。理论上采用一个准直透镜（如图1）就能满足该需求。但是透镜要求光纤端口与其距离是固定的，约等于其焦距。实际中采用光纤准直器更加方便。存在两种不同类型的光纤准直器：
一种是可以直接与裸光纤接触的准直器。这是最便宜和简便的方法，但是这种准直器通常是永久性连接在光纤上。
另一种光纤准直器与光学连接器之间存在机械截面，例如，FC或者SMA类型；通常不用于裸光纤。这种准直器可以很方便的从有接头的光纤上安装或者去除。
同样的器件还可以将准直光束发射到光纤中，或者用于光纤间耦合：首先采用第一个准直器使第一根光纤中出射的光准直，然后采用另一个准直器将准直光束聚焦进入第二根光纤中。一般来讲，光纤连接器可以看做光纤光学和自由空间光学之间的自然截面。
图1
图1：透镜可以使光纤输出光准直，或者将准直光束发射到光纤中。
另一个应用是将背向反射镜和附加的光学元件结合在一起。例如，可以在其中插入法拉第旋转器来得到光纤法拉第反射镜，或者插入一个四分之一波片得到半波片反射镜。有些其他的情况下，可以采用光纤滤波器或者饱和吸收器。
目录
准直光束的尺寸
采用的透镜类型
插入损耗
倾斜光纤端口的用途
不同情况下得到的准直光束的光束半径是不同的。有时，光束直径与光纤直径相当，例如，125μm；这时瑞利长度小于1cm。有些情况下，需要光束直径为几个毫米甚至更大。
单模光纤是计算相对简单的情况。这时可以采用下面的公式准确的计算出光束半径：
这里假设了光纤模式的光束形状近似为高斯型，这样就可以采用光束发散角的半角θfiber对应的公式。
同时假设光纤端口与透镜之间的距离约等于焦距f。如果距离太小，光束会发散，而距离太大，光束在一定距离时会会聚到焦点处。通常距离稍大一些比较好，其中光束焦点可以在工作距离内得到。焦距越长，前后位置越不重要。
光纤模式尺寸越小，得到的光束发散角越大，因此给定焦距的情况下得到的准直光束越大。即波长越短，得到的模式尺寸越小，输出光束越大。当波长足够短时，光纤进入多模区域后这种效应更加明显。由于以上原因红外光束的可见导向射束并不能给出红外光束的准确大小。另外，准直需要的准确光纤位置与波长有关，尤其是不采用消色差棱镜的情况下。
多模光纤的输出光束的发散角（即准直光束尺寸）与光出射条件有关，尤其与光纤有关（例如，弯曲）。一般来讲，它的光束发散角比单模光纤的要大。
光纤准直器可以用于不同准直光束尺寸的情况，即对应不同焦距的情况。准直光束尺寸越大，则需要装置更长，直径也更大。
有些光纤准直器中具有调节螺丝用来控制光束方向（结合角度调节），或者微调前后位置（调节聚焦程度或者工作距离）。对于没有调节螺丝的准直器，需要采用附加的光机械装置来放置准直器。
准直器可以采用不同种类的透镜。标准的通信光纤和其它种类的光纤通常采用渐变折射率透镜（GRIN透镜），因为它相对较便宜，尺寸很小。但是它不适合用于较大光束直径的情形，例如，大于几毫米的情况。在这种情况下，可以采用普通的单透镜或者双透镜，通常是球形的，有时也可以是非球形的。这在准直光束需要传播很长距离时需要用到，例如在自由空间光通信中需要长的瑞利长度的情况。
特殊情况下需要采用特殊的透镜。例如，当光束包含不同波长的光时需要采用消色差双透镜，否则不能使所有波长的光准直。当光纤中出来的光具有很大的光束发散角，为了减小光束畸变可以采用非球面透镜。
单个光纤准直器的插入损耗通常很小，为0.2dB量级甚至更低。它与很多因素有关系，例如抗反射涂层和透镜上的脏东西。但是，当使用裸光纤或者有接头的光纤时上面的因素就不会有影响。
用于光纤间耦合的一对耦合器的插入损耗会比两个装置插入损耗的和大。尤其是单模光纤的情况，实现很好的模式匹配非常重要。当然，准直器应该具有相同大小的准直光束。根据准直器中光纤的具体前后位置，理想的情况是准直器间的距离不为零。这种情况下也可以插入其它的光学元件，例如光学滤波器或者偏振器。
倾斜光纤端口通常用于抑制光纤端面背向反射到纤芯中的光，也就是使回波损耗最大。但是，倾斜的端口也会反射输出的光束。
有些光纤连接器具有倾斜的光纤接口，可以采用倾斜的光纤夹具进行补偿。否则，从光纤中出射的光束会以一定的角度射向透镜。经过透镜之后，光束方向与光纤在相同方向上（假设准确的前后和横向位置），但是会相对于透镜的中心有一定的偏移。这同样会提高插入损耗并且如果在边缘发生反射、散射等还会降低光束质量。