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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) d5>&, {o7N  
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[attachment=61355] m7y[Y  
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光路layout如下 J9!/C#Fm  
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[attachment=61356] 1P[x.t#  
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再麻煩各位了 yc~<h/}#  
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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: $~.YB\3  
你可以看看第一张图下面的数据。如果系统设计达或者接近diffraction limit，那么光斑会像图中所示，此时这个光斑核心部分的特征尺寸为1.22λ(F/#)。 O6G'!h\F  
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[attachment=61357] H( i   
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ o= ($'(1  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 2L1 ,;  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] V+ ("kz*  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ aP  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 4Lt9Dx1  
 (2015-02-02 13:02)  6*9 wGLE  
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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: C 5.3[  
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 6L<:>55  
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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)  Q]k< Y  
Y=mr=]q  
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: ng1E'c]0@  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 PucNu8   
V}E['fzBFV  
VI! \+A  
好的！ 3lUVDNbZ  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 >q}3#TvP@  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm jD S?p)&  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? T\6Qr$t  
讓我很困惑 LO`0^r  
[attachment=61396] =E-x0sr?  
[attachment=61397] V3,C5KKk&z  
[attachment=61398] K; #FU  
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jFSR+mP!  
OM EwGr(  
oxfocean 2015-02-03 14:08
贴上源文件吧，大家容易分析。
jeep168917 2015-02-03 14:39
oxfocean:贴上源文件吧，大家容易分析。 (2015-02-03 14:08)  G4 7^xR  
a^_K@  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ W,8Uu1X =  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 W. d',4)  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm YUSrZ9Yg  
....... (2015-02-03 13:25) z*HM_u  
548L^"D  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 b!t[PShw^  
e!Z}aOeE  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 p` ~=v4;b  
)h ,v(Rxa  
回10楼 <Hv/1:k}  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 5XT^K)'  
'xd8rN %T  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: %J'/cmR&  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 |[r7B*fw  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 (z;lNl(*C  
y k!K 5  
Yt=)=n  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 }>y !I5O  
NsS;d^%I  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 L!Tvz(_7f6  
DXj>u9*%  
jeep168917 2015-02-03 15:30
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 &tbAXU5$  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm o%-KO? YW  
[attachment=61403] 9: g]DIL  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm A ?tna6W:  
[attachment=61404] g :B4zlKG  
A *:| d~  
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 "] 2^O  
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 |<3x`l-`  
tz?3R#rM  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm i@D4bd9lR  
[attachment=61405] oR8'^G0<  
=mX26l`B  
不知道是否我模擬上有問題 T9J&^I  
A[@koLCL  
`, ]ui*  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: F_-xp1|  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 _OjZ>j<B.  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm |.m)UFV  
[图片] h*40jZ  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm v,*C>u\3s  
[图片] 4 X/UyBk  
....... A15Kj#Oy  
: qK-Rku  
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: itirh"[  
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。 %c\k LSe  
%aw.o*@:  
Q0K$ZWM`7  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ IKP GqoM  
\ B84  
P[G>uA>Z1  
再者，我在POP上設定Gaussian Size的話，在代入θ=λ/πω0就可以得到angle嗎? Kw?3joy  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 @>VVB{1@,]  
0'Ho'wDb  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 pCh v;  
[图片] + tMf&BZ  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ V9v20iX  
....... (2015-02-03 17:22)  ,u2Qkw  
tWIJ,_8l  
回9樓 ?PT> V,&  
Mq Ai}z%  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm 'q)g, 2B%  
:HO5 T  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 !@=S,Vc.  
[图片] *5%vU|9b  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ gJ \6cZD  
....... (2015-02-03 17:22) <e2l@@#oy  
gc.Lh~  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 G#n 4g :K  
VVas>/0qr  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 aOwjYl[?p  
:R Iz6Tz  
当waist to beam为z时，还需要考虑z=zr*sqrt((ω/ω0 )^2-1)，计算出相应数据。详细内容请仔细阅读ZEMAX manual。 8W\yM;'  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 p F-Lz<V  
[图片] lPy|>&Yc  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ \P<aK$g  
....... (2015-02-03 17:22)  FK _ ZE>  
,Z q:na  
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)  giakEPl  
4^F[Gp?  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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