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光行天下 -> 光学设计及经验 -> 激光器扩束镜求助 [点此返回论坛查看本帖完整版本]

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bigowner

2021-09-08 13:53

激光器扩束镜求助

光学设计小白，最近在设计一个激光器扩束镜，基本参数是：激光器532nm，发散角1.2mrad，光斑大小700μm，激光器直接入射一个扩束镜，扩束镜由两个镜子组成，3倍扩束，参数如图1，图2，图3.

[attachment=108906]

[attachment=108907]

[attachment=108908]

为什么出的图是这样的呢（图4）？光束没有发散，反而好像聚焦了，0.35的半直径经过扩束后变为0.094，反而缩小了？

[attachment=108909]

求解，谢谢大神。

bigowner	2021-09-08 14:03
在线等，光学设计小白，请各位大神不吝赐教，感激涕零

sun92	2021-09-09 20:15
题主，感觉你这里是模型建立的不对。按照你的需求，应该是孔径为700um的平行光，最大视场为±0.3mrad，光阑在激光器的位置。我也是小白，你可以试试这样对不对。

sun92	2021-09-09 20:16
视场正负0.6，打错了

bigowner	2021-09-10 10:37
sun92:题主，感觉你这里是模型建立的不对。按照你的需求，应该是孔径为700um的平行光，最大视场为±0.3mrad，光阑在激光器的位置。我也是小白，你可以试试这样对不对。 (2021-09-09 20:15) ]@vX4G/ U748$%}] 没听明白为啥是平行光呢它有发散角啊

bigowner	2021-09-10 10:39
sun92:视场正负0.6，打错了 (2021-09-09 20:16) Ok2KTsVl ]$Pl[Vegy 为啥是振幅0.6呢物高也就是初始光斑大小是0.7mm啊

bigowner	2021-09-10 10:40
热心助人，鼓励！

elvislyu	2021-09-10 11:53
插个眼以后回来看看

sun92

2021-09-10 17:02

bigowner:没听明白为啥是平行光呢它有发散角啊 (2021-09-10 10:37) ]QKo>7%[

有点不太好描述，带有发散角的光束就相当于无数条方向角不同的平行光在出光孔（也就是光瞳位置）处交汇的情况；你应该多想想孔径和视场的定义，孔径是指整个系统中限制通光范围的大小，对应你的问题就是你的光在发散角不变的情况下初始半径可以是任意值，但是你给了一个限定（700微米），那么你的孔径就定下来了；你同样孔径的光发散角可以是任意值，你给了一个限定（正负0.3mrad），这样视场就限定下来了，具体可以参考照相机的光阑的视场角的定义

haiqingwu	2021-09-12 16:42
不能写物高，也不可以写NA

bigowner	2021-09-13 13:31
haiqingwu:不能写物高，也不可以写NA (2021-09-12 16:42) Q XSS cwuzi;f 物高对应光斑大小，NA对应光斑发散角，请问有什么问题？可否详细说下，如果不用这两个参数，应该用什么参数

bigowner

2021-09-13 13:44

sun92: xa.tH)R
有点不太好描述，带有发散角的光束就相当于无数条方向角不同的平行光在出光孔（也就是光瞳位置）处交汇的情况；你应该多想想孔径和视场的定义，孔径是指整个系统中限制通光范围的大小，对应你的问题就是你的光在发散角不变的情况下初始半径可以是任意值，但是你给了一个限定（700微米），那么你的孔径就定下来了；你同样孔径的光发散角可以是任意值，你给了一个限定（正负0.3mrad），这样视场就限定下来了，具体可以参考照相机的光阑的视场角的定义 gw!d[{#

修改了一下光阑位置，主要是孔径改为了入曈直径，入曈直径是40.75*tan（0.6mrad）*2+700μm=0.7489mm计算出来的，感觉有点意思了，但扩束倍数还是不是3倍，不知道哪里的问题[attachment=108965]

起风了	2021-09-14 15:54
是伽利略结构吗，应选用无焦像空间吧

sun92

2021-09-14 20:02

bigowner:修改了一下光阑位置，主要是孔径改为了入曈直径，入曈直径是40.75*tan（0.6mrad）*2+700μm=0.7489mm计算出来的，感觉有点意思了，但扩束倍数还是不是3倍，不知道哪里的问题[图片] (2021-09-13 13:44) %ufh

你这个里面因为入射光有发散角所以不会刚刚好是3倍，但是我仿真试过偏差不大（电脑不方便截图）。你方便把你仿真结果贴上看一下吗？

bigowner

2021-09-15 09:48

[attachment=108999]

另外，上次回复的透镜数据中也能看出来

sun92: hVmnXT 3Z
@J&korU
你这个里面因为入射光有发散角所以不会刚刚好是3倍，但是我仿真试过偏差不大（电脑不方便截图）。你方便把你仿真结果贴上看一下吗？ b~}$Ch3ymW

看下是否有问题，

bigowner	2021-09-15 09:49
起风了:是伽利略结构吗，应选用无焦像空间吧 (2021-09-14 15:54) 4_kN';a4Q Bj1%}B 是无焦的吧

bigowner

2021-09-15 09:54

sun92:你这个里面因为入射光有发散角所以不会刚刚好是3倍，但是我仿真试过偏差不大（电脑不方便截图）。你方便把你仿真结果贴上看一下吗？ (2021-09-14 20:02) g0tnt)]

透镜数据中最后一个面，也就是像面的半直径是1.743，显然不是入曈半径0.374的3倍，但是通过系统数据中看，近轴放大率又是3倍，我蒙圈了

sun92

2021-09-16 14:04

bigowner:修改了一下光阑位置，主要是孔径改为了入曈直径，入曈直径是40.75*tan（0.6mrad）*2+700μm=0.7489mm计算出来的，感觉有点意思了，但扩束倍数还是不是3倍，不知道哪里的问题[图片] (2021-09-13 13:44) hpAdoy[

你0-1面间距40.75在实际应用中应该是激光器出光口到扩束器第一面间距吧，我之前说的是出光口那个面做入瞳面，所以0-1面物距应该是无穷，1（stop）面到2面间距是40.75,2面是扩束器第一面。再有入瞳直径就是你的光的孔径，不需要在运算。你按这个思路试一下仿真对不对

bigowner

2021-09-16 16:39

sun92:你0-1面间距40.75在实际应用中应该是激光器出光口到扩束器第一面间距吧，我之前说的是出光口那个面做入瞳面，所以0-1面物距应该是无穷，1（stop）面到2面间距是40.75,2面是扩束器第一面。再有入瞳直径就是你的光的孔径，不需要在运算。你按这个思路试一下仿真对不对 (2021-09-16 14:04) <Vhd4c

多谢指点，根据这个仿真我感觉是正确的，还有几个问题：
1、发散角如何体现呢？应该是视场体现吧，我视场设置了0度，正0.3mrad换算成角度是0.01719度，和-0.01719度三个视场，不知道对不对；
2、我之前的思路是将扩束镜的第一个面当做入曈，不知道出错在哪？
希望能探讨，万分感激。

sun92

2021-09-16 17:54

bigowner:多谢指点，根据这个仿真我感觉是正确的，还有几个问题： J n.7W5v
1、发散角如何体现呢？应该是视场体现吧，我视场设置了0度，正0.3mrad换算成角度是0.01719度，和-0.01719度三个视场，不知道对不对； `^)`J
2、我之前的思路是将扩束镜的第一个面当做入曈，不知道出错在哪？ {<-s&%/r
希望能探讨，万分感 .. (2021-09-16 16:39) -nb U5o

这两个其实是同一个问题：之前的回复中也说过，带有发散角的光束可以建模成视场为发散角范围的平行光的集合；这些平行光相交的地方就是你的出光口，也就是光瞳。
你这个扩束系统就是个望远系统，0视场直径的变化率就是系统的纵向放大率；视场角的变化率就是系统的角放大率。你可以多联想不同的系统来理解吧

bigowner

2021-09-17 10:27

sun92:这两个其实是同一个问题：之前的回复中也说过，带有发散角的光束可以建模成视场为发散角范围的平行光的集合；这些平行光相交的地方就是你的出光口，也就是光瞳。 Vz mlKVE
你这个扩束系统就是个望远系统，0视场直径的变化率就是系统的纵向放大率；视场角的变化率就是系统的角放大率。你可 .. (2021-09-16 17:54) r`"_D%kc

嗯明白了，感谢探讨。
结贴。

zmsbean

2023-05-10 17:01

大家最困惑的地方应该激光输出的位置，既然有发散角，那我们应该如何在zemax把它体现出来，对吗。第一步，利用束腰计算公式 w =波长/（Π*发散角）。以及瑞丽范围Zr= (Π* w²)/波长。得到一些数据，Zr为117.56mm。得到这个数据是为了仿真过程中是以平行光仿真（最简单）还是以发散角仿真。计算tan(发散角)=（光斑半径）/距离d。计算得到d=291.667>Zr。那么就是要用发散角来设计该案例了，后续可以参考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/467053181 这个链接学习，当激光器端设计好之后就该计算扩束镜内容了

鲲鹏	2023-07-14 16:09
视场和孔径光缆的问题

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