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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) t0?BU~f  
L2K4nTA  
[attachment=61355] b/S4b  
i>e75`9  
光路layout如下 S!g&&RDx  
eUBk^C]\  
[attachment=61356] =ohdL_6  
Vr5a:u'  
再麻煩各位了 OjZ+gl}  
?rHc%H  
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: @o>2:D1G  
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/#)。 qnT:x{o  
'3<YZWS  
[attachment=61357] B|!YGf L  
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$Hgh7'hvs  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 'RG`DzuF  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] V_Y SYG9f  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ q}+9$v  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 v bh\uv&  
 (2015-02-02 13:02)  iiO4.@nT  
A "w 1GBx  
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: 3g0[( ;  
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 _.KKh62CN  
AKzhal!  
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)  7:awUoV8f  
U$-Gc[=|  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔
jeep168917 2015-02-03 13:25
光杆司令: p8gm=  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 Lh`B5  
'$nm~z,V  
Q1hHK'3w  
好的！ qrdA4S  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 vNo(`~]c  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm GS_+KR\  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? [ {@0/5i  
讓我很困惑 jgpSFb<9F  
[attachment=61396] <cig^B{nX  
[attachment=61397] -]hk2Q0  
[attachment=61398] ' tyblj C  
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9Kl:3C  
bEvlk\iql  
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)  _A/q bm  
j:>_1P/  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ `k.0d`3(  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 YAP,#a  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm M* 0zvNg  
....... (2015-02-03 13:25) ia#8 ^z  
BqtUL_jm  
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。 >[0t@Tu,D  
`e[>S  
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。 ;k:17&:8ue  
M.o H,Kd6  
回10楼 "$#<+H>O  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 1:;S6{oQ  
OK" fFv  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: BG8`B'i  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 8?N![D\@  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 kgHZaQnD  
Ou`;HN;[  
az[#q  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 z&Xk~R*$  
FQ>y2n=<d  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 n s#v?D9NF  
Y|6gg  
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 39~te%;C7  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm q"i]&dMr  
[attachment=61403] {>Hn:jW<.  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm O%f{\Fr  
[attachment=61404] a@ ^)?cH!z  
wb>"'%  
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 E9\u^"GVO  
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 :JU$ 6  
sI6I5  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm \M;cF "e-S  
[attachment=61405] >Cam6LJ  
,3 [FD9  
不知道是否我模擬上有問題 \dbaY:(  
i9|}-5ED  
3hVuC1;"  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: R?y_tho4A  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 5LZs_%#  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm )%<,JD  
[图片] OdO n wY  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm D< kf/hj  
[图片] MEM(uBYKOb  
....... v(6[z)A0  
lbGPy'h<rt  
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: hTWZIW@  
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。 F/,6Jh  
4E_u.tJ  
feH&Ug4?G  
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？ [k75+#'  
{U@"]{3Qx  
8k)*f+1o  
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? .tHjGx  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 _\8E/4zh  
[mNum3e  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 r+6 DlT a  
[图片] q4'`qe  
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？ p2fzbBt  
....... (2015-02-03 17:22)  d_f*'M2Gv  
ME$J?3r  
回9樓 wr(*RI"  
O3d Qno  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm jq_4x[  
*lu*h&Y  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 AT2D+Hi=E  
[图片] B[f:T%  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ }XRfHQk  
....... (2015-02-03 17:22) 9I#a{%A:  
JuRWR0@`  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 Xg;<?g?k  
,wHlU-%  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 _0\wyjjU  
M?n}{0E4  
当waist to beam为z时，还需要考虑z=zr*sqrt((ω/ω0 )^2-1)，计算出相应数据。详细内容请仔细阅读ZEMAX manual。 ;L$l0(OO  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 3Z%jx#  
[图片] RTL@WI  
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？ HLq2a vs\  
....... (2015-02-03 17:22)  E1qf N>0Z  
8`WaUB%  
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)  b5^-q c6X  
XhJYsq]]J  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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