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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) 16 AlmegDk  
b$'%)\('g  
[attachment=61355] SD^::bH  
8WytvwB}  
光路layout如下 ]V/5<O1  
t\/H.Hb  
[attachment=61356] JPDxzp  
w: BJ4bi=  
再麻煩各位了 f/sz/KC]~  
^VYR}1Mw  
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: Z&@P<  
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/#)。 bv7)[,i  
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[attachment=61357] 1^AQLOiRE1  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ h9d*N9!;M  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 l/?bXNt  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] v)vogtAQa  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ =q[+ e(,3  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 tPk> hzW  
 (2015-02-02 13:02)  'K23oQwDB  
OgK' ~j  
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: 7$Cv=8  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了 =QwT)KRB%  
(AG((eV  
這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔
光杆司令 2015-02-03 12:59
jeep168917:這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔 (2015-02-03 10:20)  Wm!cjGK  
cOdgBi  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔
jeep168917 2015-02-03 13:25
光杆司令: d M;v39  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 /Uni6O)oc  
+-Z `v  
=A_fL{ SM  
好的！ 0\wW%3C  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 ^K:-r !v^  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm *~`BG5w  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? 2I_~] X53[  
讓我很困惑 6P0 2=  
[attachment=61396] 1P G"IaOb  
[attachment=61397] WIw*//nw  
[attachment=61398] xk s M e  
3]pHc)p!.  
D/Py?<n-B  
5Rae?* XH  
JD]uDuE  
,k}(]{ -  
oxfocean 2015-02-03 14:08
贴上源文件吧，大家容易分析。
jeep168917 2015-02-03 14:39
oxfocean:贴上源文件吧，大家容易分析。 (2015-02-03 14:08)  ?@;#|^k9  
Z}.ZTEB  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ LD1&8kJ*l  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 |0Xf":  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm ~?FhQd\Q  
....... (2015-02-03 13:25) hzRKv6  
}>d  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 +@~WKa  
eLnS1w 2  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 n,2   
0Qq<h;8xEc  
回10楼 kwL|gO1L  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 CH&{x7$he  
&*%x]fQ@  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: ,1#? 0q  
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。 @,TIw[p  
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。 ,>h"~X  
ekL;SN  
VMRfDaO9  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 Y=O+d\_W  
Syy{ ^Ae}  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 '<BLkr# @  
ld@+p  
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 ~kO5jpW  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm ( .cA'f?h  
[attachment=61403] 0Eb4wupo  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm s@@Km1w  
[attachment=61404] N*}soMPV^.  
L)J1yw  
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 u9OY Jo  
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 <@KIDZYC  
4d5c ]%  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm fq6Obh=A#  
[attachment=61405] eTvWkpK+  
=wdh# {  
不知道是否我模擬上有問題 0BlEt1e2T  
7,+eG">0  
S3ooG14Ls  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: o%t4WQ|bj  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 P }sr  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm k."p&  
[图片] {|?^@  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm a_>|Ny6{  
[图片] Jp=fLo 9  
....... b"h'7C/  
bqcCA9 1  
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: %fj5 ;}E.  
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。 SI}s  
;k<dp7^  
^D+J k8  
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？ 'R 7 \  
bv+u7B6,  
JVc{vSa!rm  
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? [l23b{  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 p `"k=tZ{  
r_T)| ||v  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 VBhUh~:Om  
[图片] [|(|"dh@^H  
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？ R N$vKJk  
....... (2015-02-03 17:22)  \nl(tU#j  
yaUtDC.|  
回9樓 qE)FQeN  
<L}@p8Lq  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm =?i?-6M  
;4F6 $T'I  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 <A3%1 82  
[图片] K~(RV4oF8B  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ Cfi{%,em  
....... (2015-02-03 17:22) [ 8Ohg  
l}nVWuD  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 C,|&  
+){^HC\7h  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 8Km&3nCv$Q  
LU3pCM{  
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。 DV5hTw0  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 %. 1/ #{  
[图片] n_kwtWX(  
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？ z}vT8qoX  
....... (2015-02-03 17:22)  g->*@%?<w>  
>a"J);p  
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)  w$ 8r<?^3  
 /  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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