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jeep168917 2015-02-02 09:16

雷射光聚焦後光斑

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) x|apQ6  
9|K*G~J  
[attachment=61355] `5"/dC  
iAz UaF  
光路layout如下 .{N\<01  
PF ;YE6  
[attachment=61356] uU+s!C9r  
$ WFhBak8  
再麻煩各位了 /;UTC)cJ  
tmxPO e  
光杆司令 2015-02-02 12:40
你可以看看第一张图下面的数据。如果系统设计达或者接近diffraction limit，那么光斑会像图中所示，此时这个光斑核心部分的特征尺寸为1.22λ(F/#)。
jeep168917 2015-02-02 13:02
光杆司令: ]*h&hsS 0  
你可以看看第一张图下面的数据。如果系统设计达或者接近diffraction limit，那么光斑会像图中所示，此时这个光斑核心部分的特征尺寸为1.22λ(F/#)。 iDvpXn  
^AH-+#5  
[attachment=61357] R^?PAHE 7  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ "] 9_Fv  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 'v`~(9'Rcj  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] =`ywd]\7  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ QDl)92z  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 CJtr0M<U+  
 (2015-02-02 13:02)  vJzxP y|  
^S:cNRSW"  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了
jeep168917 2015-02-03 10:20
光杆司令: ^M[-K`c}  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了 _m) gO/02A  
d)pz  
這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔
光杆司令 2015-02-03 12:59
jeep168917:這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔 (2015-02-03 10:20)  o|Yn(xu-  
\ (3Qqbw  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔
jeep168917 2015-02-03 13:25
光杆司令: qQ?,|4)y  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 t Sh}0N)  
MU^xu&MB  
D,m&^P=%e  
好的！ hD9' `SQ  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 L3h xe]mr  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm aLyhxmn ^)  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? BW(DaNt^  
讓我很困惑 NIXcib"tG  
[attachment=61396] >R'VY "\  
[attachment=61397] \I o?ul}za  
[attachment=61398] Xj@    
D+vl%(g  
vY+_tpuEH  
+oKpA\mz  
p;QX"2  
`'WY'\|C  
oxfocean 2015-02-03 14:08
贴上源文件吧，大家容易分析。
jeep168917 2015-02-03 14:39
oxfocean:贴上源文件吧，大家容易分析。 (2015-02-03 14:08)  YPJx/@Z`  
V;+$/>J`vB  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ ;mKU>F<V  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 e>9{36~jh  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm )7mJ+d[  
....... (2015-02-03 13:25) RKb3=} *C  
k3h53QTmC  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 b'"%   
-"fq34v  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 Jl9TMu!1]  
zk~rKQ,  
回10楼 _ShJ3\,K  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 `mTxtuid{  
eL4@% ]o  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: {<BK@U  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 ?OdA`!wE  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 e@VRdhb  
!+l, m8Hly  
g5\B-3{  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 !A0bbJ  
Ww4G  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 @SB+u+mOS  
DZZt%n8J  
jeep168917 2015-02-03 15:30
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 'm:B(N@+  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm =LzW#s=O  
[attachment=61403] c:TP7"vG  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm C[,-1e?  
[attachment=61404] I{bi3y0  
i i Y[  
發現，若接近光斑大小來決定 obscuration aperture的尺寸的話，就會出現一環的現象，但奇怪的是，中心點的能量是0，而兩邊有peak = 0Sa  
而obscuration aperture尺寸越小，則中心點能量較其中，peak power 高，而沒有一環一環的現象 @]4s&;  
xn[di-L F  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm 9$i`B>C~  
[attachment=61405] A/aQpEb%  
w:v:znQrW  
不知道是否我模擬上有問題 %9M49 s  
gV BV@v!W  
OwUbm0)h^V  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: A[MEtI=Q J  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 cxV3Vrx@A  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm X*@S j;|m  
[图片] gqd#rjtfz  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm ?fG Y,<c  
[图片] Zh*I0m   
....... rcCM x"L=  
%o>1$f]  
首先，下载了你的zmx文件，没有得到上面三幅图的结果；其次，你的POP参数设置有误，当你surf to beam是0时，surf1就是waist所在的平面。Gaussian Size + angle中的Size与Angle的关系如下：θ=λ/πω0。它们不是互相独立的。
jeep168917 2015-02-03 17:22
光杆司令: ^VD14V3  
首先，下载了你的zmx文件，没有得到上面三幅图的结果；其次，你的POP参数设置有误，当你surf to beam是0时，surf1就是waist所在的平面。Gaussian Size + angle中的Size与Angle的关系如下：θ=λ/πω0。它们不是互相独立的。 lq74Fz&(  
k 2~j:&p  
dXZV1e1b&#  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ 5Jd,]~KAP  
#-{4F?DA]y  
9kcAMk1K  
再者，我在POP上設定Gaussian Size的話，在代入θ=λ/πω0就可以得到angle嗎? 5=eGiF;0\  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 =Z2sQQVS  
u?!p[y6  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 &q>=6sQvf  
[图片] Pn0V{SJOJ%  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ ]*?qaIdqu  
....... (2015-02-03 17:22)  /_v@YB!0  
@wb V@  
回9樓 u9J;OsnHK  
;a2TONW   
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm k? X7h2  
):1NeJOFF  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 fo@ 2@  
[图片] 1--_E,Su>  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ >fNRwmi  
....... (2015-02-03 17:22) 6SJ  
8bd&XieE  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 UsP1bh4  
Wz',>&a  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 Zl^#U c"  
4Hc+F(  
当waist to beam为z时，还需要考虑z=zr*sqrt((ω/ω0 )^2-1)，计算出相应数据。详细内容请仔细阅读ZEMAX manual。 [oqb@J2  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 4K{<R!2I  
[图片] BUhLAO  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ Ni bOtIZ  
....... (2015-02-03 17:22)  fdk]i/*)  
!5FZxmUup  
以上很多观点都是自己的理解，可能有误，希望你了解；我会尽自己的能力，尽量给你正确的帮助~
jeep168917 2015-02-06 22:00
光杆司令:以上很多观点都是自己的理解，可能有误，希望你了解；我会尽自己的能力，尽量给你正确的帮助~ (2015-02-03 23:05)  #A&(b}#:o  
Jng,:$sZ  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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