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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) O<\@~U  
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[attachment=61355] J")#I91  
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光路layout如下 kxRV )G  
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[attachment=61356] 42{:G8  
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再麻煩各位了 F:l%O#V  
+@:x!q|^  
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: )@'}\_a3[]  
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/#)。 E\2%E@0#  
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[attachment=61357] ^Js9 s8?$  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ M[112%[+4  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 r{%qf;  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] 3az&<Pqb  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ 8rS:5:Hi  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 JOLaP@IPT  
 (2015-02-02 13:02)  w+E,INd i  
'B0{_RaTb  
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: \(Y\|zC'0$  
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 Yqi4&~?db  
$$5aUI:$~$  
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)  lWc:$qnR-K  
K3;nY}\>  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔
jeep168917 2015-02-03 13:25
光杆司令: ;@Z#b8aM}  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 "xHgqgFyO  
1ilBz9x*!  
3G~@H>j  
好的！ ^(h+URFpA  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 &c%g  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm okv1K  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? rJ{O(n]j  
讓我很困惑 [P7N{l=I  
[attachment=61396] 9Z'8!$LYg  
[attachment=61397] ``e$AS  
[attachment=61398] mB9r3[  
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a|=x5`h04~  
F[[TWf/  
oxfocean 2015-02-03 14:08
贴上源文件吧，大家容易分析。
jeep168917 2015-02-03 14:39
oxfocean:贴上源文件吧，大家容易分析。 (2015-02-03 14:08)  01. &> Duw  
gzD@cx?V  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ ^:jN3@ Q%  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 M#@aB"@J>  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm M-uMZQ e  
....... (2015-02-03 13:25) WWZ9._  
cubk]~VD  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 nB ".'=  
='E$-_  
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。 Sm2>'C  
kV Rn`n0  
回10楼 ;*[9Q'lI*  
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。 5b6s4ZyV  
"XLe3n  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: u:` y]  
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。 e"+dTq8W  
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。 s([Wn)I  
C/v}^#cLD  
2go>  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 xNN@1P[*  
n!N\zx8  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 +EASAq  
8t .dPy<  
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 ibF#$&!  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm ?G/hJ?3  
[attachment=61403] (clU$m+oXX  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm wTpD1"_R  
[attachment=61404] G+Dpma ]  
ZxS&4>.  
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 IF?xnu  
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 a%~yol0wO7  
t^@T`2jL  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm YlUpASW  
[attachment=61405] FpkXOj?*  
!z=pP$81  
不知道是否我模擬上有問題 } 21j  
=&0U`P$`  
( D}" &2  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: l\U*sro<  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 `GkRmv*  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm i;HH ! TaN  
[图片] <`mOU} 0 )  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm 8OBF^r44R  
[图片] *dVD  
....... !47A$sQ  
vz,LF=s2  
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: 4Z],+?.[  
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。 $TFTIk*uU  
_=)!xnYf  
 Ckw83X  
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？ #[C< J#;  
i:R!T,  
@<VG8{  
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? T?Z OHH8  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 .k p $oAL  
# e$\~cPd  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 n5/ZJur  
[图片] 7 3H@kf  
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？  pb,{$A  
....... (2015-02-03 17:22)  Fmy1nZ   
P?-d[zLA  
回9樓 6nM rO$i0k  
8 ))I$+  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm yz54:q?  
s0x@ u  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 F ~11 _  
[图片] ul]m>W  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ r;5 AY  
....... (2015-02-03 17:22) d@`-!"  
.1l[l5$  
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。 1bFEx_  
|\{J` 5gr  
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。 /eI,]CB'z  
~h~r]tV*+  
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。 *axza~d  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 w{UKoU  
[图片] n ;$}pg ~  
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？ 1QdB`8in  
....... (2015-02-03 17:22)  Ts?>"@  
!&:.Uh  
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)  "r(pK@h  
InGbV+ I  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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