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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) T,7Y7MzF  
@aCg1Rm  
[attachment=61355] #4na>G|  
4N$s vA  
光路layout如下 GeHDc[7  
mkE*.I0=  
[attachment=61356] s7xRry  
Q=PaTh   
再麻煩各位了 mZ/B:)_  
$Q{1^  
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: n/|/Womr  
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/#)。 ]@8=e'V  
$Ilr.6';  
[attachment=61357] ^_=0.:QaW  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ njq-iU  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 sQ)4kF&,  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] ^\6UTnS.  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ G`P+J  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 zc{C+:3$^  
 (2015-02-02 13:02)  V& nN/CF  
y5ExEXa  
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: N#:"X;  
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 \2`U$3Q  
O+N-x8W{  
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)  u_B SWhiW  
Nz;;X\GI  
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: n^N]iw{G  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 @3YuV=QfH  
"N]o5d   
5>)jNtZ  
好的！ lIg2iun[n  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 dU6LB+A  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm $x;h[,y   
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? %%6 ('wi  
讓我很困惑 moR2iyO_  
[attachment=61396] 4-_lf(# i  
[attachment=61397] x[UO1% _o-  
[attachment=61398] VU9P\|c@<  
s2~dmZ_B|_  
)1Nnn  
cg0 0t+  
OL5HofgNm  
Aw;vg/#~md  
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)  Y{vwOs  
\K~fRUo]=c  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ $xA J9_2P  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 FL`1yD^2  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm Z.:<TrN  
....... (2015-02-03 13:25) Ni!;-,H+E  
$89ea*k  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 J-tq8   
n</k/Mk}  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 c.(Ud`jc  
sq~+1(X  
回10楼 t{Hh&HX  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。  ,v*p  
_,_8X7  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: _0,"vFdj  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 T8$%9&j!UE  
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。 8jy-z"jc  
atY *8I|  
/Hv* K&}M  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 (8CCesy&  
[_WI8~g Y  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 hZAG (Z  
^^G-kg  
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 w`L~#yu  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm m@ i2#  
[attachment=61403] )xB$LJM8  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm LZ~2=Y< U(  
[attachment=61404] Rl_.;?v"!  
tM&n3MWQ  
發現，若接近光斑大小來決定 obscuration aperture的尺寸的話，就會出現一環的現象，但奇怪的是，中心點的能量是0，而兩邊有peak `#u l,%  
而obscuration aperture尺寸越小，則中心點能量較其中，peak power 高，而沒有一環一環的現象  ispkj'  
pT4qPta,2  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm FZiZg;  
[attachment=61405] ^:qD.h>&  
6|,e%  
不知道是否我模擬上有問題 ZA0i)(j*Mn  
16I&7=S,  
UqN{JG:#.  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: ]ni6p&b>  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 -0$:|p?@^  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm Gzw@w{JBL  
[图片] Pp+~Cir  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm \PbvN\L  
[图片] bDDqaO ,8  
....... 0x@A~!MoP  
)CLf;@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: ?mx\eX{  
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。 Nu^p  
yK1ie  
$DebXxJw0l  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ _c2WqQ-05  
a460|w6  
~_>cM c  
再者，我在POP上設定Gaussian Size的話，在代入θ=λ/πω0就可以得到angle嗎? FW..mD9)}  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 (ChD]PWQ  
j6S"UwJjp  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 ABh&X+YD  
[图片] lDxc`S  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ o0bM=njok  
....... (2015-02-03 17:22)  @-&MA)SN  
T,%j\0  
回9樓 L| hx arJ  
bBc[bc>R  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm V  ~@^`Gd  
ZcJ\ZbE|  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 I M-L'9  
[图片] 8_<4-<}P:  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ Y2o?gug  
....... (2015-02-03 17:22) u! "t!2I  
3 @ak<9&  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 if|+EN%  
6f')6X'x  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 [W %$qZlP  
P9g en6  
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。 ),G=s Oo  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 9 FB19  
[图片]  o4|M0  
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？ R8ZK]5{o  
....... (2015-02-03 17:22)  N<~t3/Nm  
 -i0~]*  
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)  D]zwl@sRX:  
g:hjy@ w  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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