[求助]雷射光聚焦後光斑 [复制链接]

想請教，為甚麼雷射光束通過擴束鏡之後，再加一面凸透鏡讓光束聚焦，但光斑的能量分布會是一環一環的，如下圖(用Physical Optics Propagation模擬雷射光束) C}j"Qi`  
QW~E&B%  

图片:光斑.jpg

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 4\N;2N  
光路layout如下 Pbn*
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图片:光斑-1.jpg

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g}oi!f$|  
再麻煩各位了 C3f' {}  
"S]0  

光杆司令:以上很多观点都是自己的理解，可能有误，希望你了解；我会尽自己的能力，尽量给你正确的帮助~ (2015-02-03 23:05)  %lhEM}Sm  

/{l$sBUL  
謝謝您的幫忙，我學習很多!

jeep168917:附上檔案
[图片] ?k&Vy  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ _x'6]f{n  
....... (2015-02-03 17:22)  rC%*$g $  

ci.+pF  
以上很多观点都是自己的理解，可能有误，希望你了解；我会尽自己的能力，尽量给你正确的帮助~

jeep168917:附上檔案
[图片] NdA[C|_8}f  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ y1eWpPJa  
....... (2015-02-03 17:22) 45@ I*`  

u"cV%(#  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 +K:
Dx!9  
N]Yd9tn{  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 y*jp79G  
T= y}y  
当waist to beam为z时，还需要考虑z=zr*sqrt((ω/ω0 )^2-1)，计算出相应数据。详细内容请仔细阅读ZEMAX manual。 8yR.uMI$/  

再加一面凸透鏡

jeep168917:附上檔案
[图片] /Y:sLGQLD  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ /Iu1L#  
....... (2015-02-03 17:22)  dK$XNi13.5  

&)# ihK_  
回9樓 R^8o^z['6u  
^ glri$m  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm IEL%!RFG  
<6%?OJhp  
所以外圍擋光的區域一定夠大

光杆司令:
首先，下载了你的zmx文件，没有得到上面三幅图的结果；其次，你的POP参数设置有误，当你surf to beam是0时，surf1就是waist所在的平面。Gaussian Size + angle中的Size与Angle的关系如下：θ=λ/πω0。它们不是互相独立的。 P7bMIe  

5:[0z5Hww  
-a}Dp~j  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ PA{PD.4Du  
[-1^-bb  
dmtr*pM_  
再者，我在POP上設定Gaussian Size的話，在代入θ=λ/πω0就可以得到angle嗎? (*9$`!wS  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 x M/+L:_<  
/|m2WxK)  

jeep168917:  skViMo  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 D?_Zl;bQ'^  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm {rw|#Z>A  
[图片] j{A y\n(  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm `iNSr?N.  
[图片] I"<\<^B<  
....... \'D0'\:vz  

xJ8M6O8  
首先，下载了你的zmx文件，没有得到上面三幅图的结果；其次，你的POP参数设置有误，当你surf to beam是0时，surf1就是waist所在的平面。Gaussian Size + angle中的Size与Angle的关系如下：θ=λ/πω0。它们不是互相独立的。

剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 E]n&=\  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm ,j_i?Ff  

图片:1.4.jpg

,Ah;A[%?~  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm LYK"(C  

图片:1.65.jpg

plstZ,#j  
"e>;'%W  
發現，若接近光斑大小來決定 obscuration aperture的尺寸的話，就會出現一環的現象，但奇怪的是，中心點的能量是0，而兩邊有peak O;jrCB  
而obscuration aperture尺寸越小，則中心點能量較其中，peak power 高，而沒有一環一環的現象 zL0pw'4
 
G}raA%  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm `kXs;T6&  

图片:1.jpg

+lcbi  
0znR0%~  
不知道是否我模擬上有問題 Ie#Bkw'*  
.|fHy  
3~{:`[0Q  

光杆司令:
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。
JU&c.p /  

r52gn(,  
n9ej7
oj  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 |t#)~Oo  
sS'm!7*(3  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 .|i.Cq8  
R8Fv{7]c