[讨论]聚焦光斑直径 高斯vs艾里斑 [复制链接]

假设一直径为d、波长为lambda的准直光束（可设为高斯型，理想情况下光束质量M=1），入射到一个焦距为 f 的傍轴薄透镜上（光斑远小于透镜的通光孔径），在透镜的焦平面聚焦，发现两种不同方法算出来的聚焦光斑直径结果差别非常大： |@R/JGB^  
1、考虑艾里斑：2*1.22*lambda*f/d; tN.BI1nB  
2、4/pi * lambda*f/d -{d(~XIo  
请问应该用哪个公式才正确呢？

从网上的资料来看，感觉做激光加工或OCT成像的多用第2个公式；但一般成像的活用zemax设计的更多考虑第1个公式。两种方法都有在实践应用。。。

对于激光一般使用第二个公式，这个在激光原理相关书籍中都有，表征高斯光束的聚焦。但第二个公式的一个前提是透镜孔径足够大时，否则，需要考虑衍射效应。而第一个公式就是基于衍射极限得出的公式。 i8R2Y9Q*O  

oneguard:对于激光一般使用第二个公式，这个在激光原理相关书籍中都有，表征高斯光束的聚焦。但第二个公式的一个前提是透镜孔径足够大时，否则，需要考虑衍射效应。而第一个公式就是基于衍射极限得出的公式。 [Ue"#w  
 (2023-03-22 16:12)  PV/hnVUl  

9NC'iFQ#  
一般激光光束较窄，不考虑衍射就用第二个。而对于照明成像等大光源，扩展光源面积大，可能就用第一个。这是我的理解，也是刚学，不一定对，还请大佬批评指正。

我之前是根据thorlabs网站上提供的某扫描透镜的入射光斑大小、焦距、波长等数据用式子2算出来后（直径约15um），发现结果与他们网页上提供的数据相差很大才问的他们。一开始下载他们的黑盒子文件也得不到他们网页上的数据，后来按着他们说的看86.5%的能量那里才得到网页上的结果（直径约22um, 比按艾里斑来算的结果28 um 稍稍小一点）。他们的入射光是平常的入射孔径（entrance pupil）的设定，只是选了Gaussian，其他还是光线追迹做的计算。 'c/Z
W  
G5zsId dS  
在他们的用光线追迹的黑盒子文档里，由于有像差的存在，在较大入射角的时候点列图是逐渐超过艾里斑的范围的。那对实际情况的估算能否以这样一种方式进行： t^<ki?*  
1）对于点列图里的光斑小于艾里斑（28um）的情况，以公式2的结果 15um为准； ]y/!GFQ  
2）对于点列图例由于像差引起光斑大于或等于艾里斑的情况，以点列图的光斑计算结果为准？

新手学习中呢？ @ u2P&|:{  

看看，思考思考

oneguard:一般激光光束较窄，不考虑衍射就用第二个。而对于照明成像等大光源，扩展光源面积大，可能就用第一个。这是我的理解，也是刚学，不一定对，还请大佬批评指正。 (2023-03-22 16:14)  R#i{eE*WF  

u!WjG@  
这个解释靠谱

标记一下，需要再来学习

第一个公式是用于计算理想高斯光束的，实际照明成像时，并非理想情况，是不适用的。