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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) I`(53LCqo  
UOFb.FRP>  
[attachment=61355] OX'V  
J;NIa[a  
光路layout如下 =.7tS'  
6}m`_d?  
[attachment=61356] 7)]boW~Q  
O Bcz'f~  
再麻煩各位了 SzIzQR93&  
jC_'6sc`  
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: Sc]K-]1(H  
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/#)。 F$)l8}  
6w7;  
[attachment=61357] b"A,q  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ JyZuj>` 6  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 g}v](Q  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] 20V~?xs~  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ d}4NL:=&  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 (U.Go/A#wE  
 (2015-02-02 13:02)  KAClV%jP  
FE\E%_K'n7  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了
jeep168917 2015-02-03 10:20
光杆司令: .rtA sbp.!  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了 *SNdU^!  
3^UdB9j;  
這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔
光杆司令 2015-02-03 12:59
jeep168917:這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔 (2015-02-03 10:20)  XZ%,h  
D^6*Cwb  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔
jeep168917 2015-02-03 13:25
光杆司令: v}$Q   
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 (e7!p=D  
o,rF15  
5T;LWS  
好的！ w 0BphK[  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 0>|q[SC  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm qd0G sr}j  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? %%No XW  
讓我很困惑 2w.FC  
[attachment=61396] u n v:sV#b  
[attachment=61397] R (f:UC  
[attachment=61398] }QI \K  
8:TX9`,  
tyR?A>F4  
lO-DXbgql$  
bsQ'kBD  
`LkrG9KV{  
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)  $oW= N   
qJ;~ANwt  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ Q8HNST($?  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 ]9 @4P$I  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm dZ|bw0~_!  
....... (2015-02-03 13:25) 0of:tZU  
kX V  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 ~JZLWTEe  
0uKm)t/  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 6 w!qZ4$  
|%4nU#GoB  
回10楼 AYNz {9  
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。 k&yBB%g  
djf8FNnn  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令:  mznE Cy  
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。 5;{*mJ:F  
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。 $v{s b,  
^-# :T  
N*w{NB7L  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 #6AcM"  
-% B)+yq>  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 +],2smd@N  
yOjTiVQ9  
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 r-BqIoVT  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm z<"\I60Fe  
[attachment=61403] x@@k_'~t%  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm \LS s@\$ g  
[attachment=61404] mpCKF=KL.  
>GDN~'}^oz  
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 MM+nE_9lV  
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 z81`Lhg6  
ilj9&.isB  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm 0w^awT<$6  
[attachment=61405] \]/ 6>yT  
jK=-L#hz  
不知道是否我模擬上有問題 i V%tn{fc  
ZONe}tv:  
Xo4K!U>TzZ  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: ('p~h-9Vi  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 <yrl_vl{  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm HTCn=MZm ?  
[图片] -i?-Xj#%  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm Go_~8w0<  
[图片] /v:+ vh*mS  
....... J4ltHk.|  
/e}NZo{)g  
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: bi bjFg   
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。 M38QA  
iii2nmiK  
!e >EDYbY  
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？ iy{*w&p  
 # xS8  
/bj D*rj  
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? &!#a^d+` 0  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 ,tZWPF-  
%klC& _g~_  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案  g-MaP  
[图片] (-tF=wR,W  
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？ 9pD=E>4?#  
....... (2015-02-03 17:22)  w:P$ S  
}U K<tUO  
回9樓 2XubM+6  
IP K.  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm c8I : jDk:  
| -l)$i@  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 fG2hCP+  
[图片] GMqeC  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ f>\guuG  
....... (2015-02-03 17:22) TxL;qZRY ^  
bjvpYZC\5  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 7p'L(dq  
-F.A1{l[.  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 *GxOiv7"4W  
Wy{xTLXk2  
当waist to beam为z时，还需要考虑z=zr*sqrt((ω/ω0 )^2-1)，计算出相应数据。详细内容请仔细阅读ZEMAX manual。 0F$;]zg  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 e_3KNQ`kA  
[图片] S}zh0`+d'Z  
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？ !FwR7`i  
....... (2015-02-03 17:22)  0@;kD]Z  
.{6?%lt  
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)  F^iv1b  
{4\hxyw  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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