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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) a* pZcv<  
r]{fjw(~  
[attachment=61355] ZHs hg`I`  
8dw]i1t<  
光路layout如下 I~R<}volu  
RTSR-<{z  
[attachment=61356] 9rb/hkX&  
$l&&y?()  
再麻煩各位了 T2wn!N?r  
<(JsB'TK  
光杆司令 2015-02-02 12:40
你可以看看第一张图下面的数据。如果系统设计达或者接近diffraction limit,那么光斑会像图中所示,此时这个光斑核心部分的特征尺寸为1.22λ(F/#)。
jeep168917 2015-02-02 13:02
光杆司令: 8{+~3@T  
你可以看看第一张图下面的数据。如果系统设计达或者接近diffraction limit,那么光斑会像图中所示,此时这个光斑核心部分的特征尺寸为1.22λ(F/#)。 pOI+  
oQ;f`JC^  
[attachment=61357] ~DZ;l/&Mz7  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit?所以這現象是正常的嗎? ~+7yi4(i  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 29ft!R>[  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] ?ha}&##  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit?所以這現象是正常的嗎? aq5<Ks`r  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 ~v54$#CB  
 (2015-02-02 13:02)  5ZKnxEW,(  
>Ed^dsb&  
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: i@J,u  
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 Vx*q'~4y!|  
,pASjFWi  
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)  ~&}O|B()  
%&Cl@6  
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;SRK @  
如果系统性能达到diffraction limit,聚焦光斑最小,有利于钻小孔 [T]qm7 ?  
o'7ju~0L  
ZYe\"|x,s  
好的! Ro]IE|Fv  
再請教一下,我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 ?ev G=S4>  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture,並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm :EwA$`/  
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(UYlLe  
讓我很困惑 1K9?a;.  
[attachment=61396] tgtoK|.  
[attachment=61397] M5kHD]b  
[attachment=61398] $pfe2(8  
+Nbk\%  
GFdJFQio  
m=\eL~ h  
K}`p_)(  
0 a6@HwO  
oxfocean 2015-02-03 14:08
贴上源文件吧,大家容易分析。
jeep168917 2015-02-03 14:39
oxfocean:贴上源文件吧,大家容易分析。 (2015-02-03 14:08)  CDwIq>0j  
Y0X94k.u  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的! 5}X<(q(  
再請教一下,我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 K.V!@bPlw9  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture,並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm "S B%02  
....... (2015-02-03 13:25) s;-78ejj7  
vh. Wm?qQ  
结合你的LDE数据来看,因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少,所以有明显的diffraction效应,这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 +9 16ZPk  
`u p-m=zA  
如果你的扩束系统已经完成设计,并且gaussian beam的参数设置没有问题,这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小,接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显,使聚焦光斑的能量分布不均匀,对钻孔不利。 s.p1L  
Y>78h2AU  
10楼 =2;mxJ#o  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm,然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光?如果
obscure区域不够大,相当于只有中间一个环带区被阻拦,可能造成1楼图示的情形。同时,surf6上的size也可能为3.3mm。 H)j [eZP  
,Ou1!`6?t  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: aW`:)y&f  
结合你的LDE数据来看,因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多,所以有明显的diffraction效应,这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 2y9:'c|  
如果你的扩束系统已经完成设计,并且gaussian beam的参数设置没有问题,这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小,接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显,使聚焦光斑的能量分布不均匀,对钻孔不利。 njy~   
":UWowJO  
pY{; Yn&t  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm,由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 PtVo7zO ye  
^[X|As2  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 SWNU1x{,c\  
A0cM(w{7_  
jeep168917 2015-02-03 15:30
剛又稍微做了測試,出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 b{~fVil$y  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 90  
[attachment=61403] \GijNn9ah  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm cPA~eZbX  
[attachment=61404] JwN}Jm  
(l\a'3a.  
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 nwa\Lrh  
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 tx^92R2/  
0OleO9Ua  
下圖是,obscuration aperture radius = 1 mm ~pHJ0g:t  
[attachment=61405] [n!$D(|"!V  
8fJR{jD(s  
不知道是否我模擬上有問題 ]%gp?9wy  
NEq t).   
MZCL:#  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: /0Z|+L9Jo  
剛又稍微做了測試,出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 [?;`x&y~y  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm U5|B9%:&  
[图片] ' be P  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm x$~3$E  
[图片] l*$WX=h6n  
....... %p<$|'  
:9(3h"  
首先,下载了你的zmx文件,没有得到上面三幅图的结果;其次,你的POP参数设置有误,当你surf to beam是0时,surf1就是waist所在的平面。Gaussian Size + angle中的Size与Angle的关系如下:θ=λ/πω0。它们不是互相独立的。
jeep168917 2015-02-03 17:22
光杆司令: aQga3;S!  
首先,下载了你的zmx文件,没有得到上面三幅图的结果;其次,你的POP参数设置有误,当你surf to beam是0时,surf1就是waist所在的平面。Gaussian Size + angle中的Size与Angle的关系如下:θ=λ/πω0。它们不是互相独立的。 4e}{$s$Xx  
[ne" T  
5qC:yI  
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? :"VujvFX  
^,+nef?=  
mqdOu{kQ  
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? ) 9MrdVNv  
因為Gaussian Size與Angle,是我分別自己輸入的值,不用套用公式 UkZ\cc}aC/  
b"Zq0M0 l  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 x/xb1"  
[图片] +}U2@03I  
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? ei|cD[ NY  
....... (2015-02-03 17:22)  iV!@bC,  
nVXg,Jl  
回9樓 ETO$9}x[  
1[s0Lz  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm g_vm&~U/'  
\_ 9rr6^ "  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 X#ZgS!Mn  
[图片] 74f9|~%  
那我應該要先修改 surf to beam的值,不太可能是0,因為我是由雷射出光後,打到擴束鏡(surf1),對嗎? ($>XIb9f  
....... (2015-02-03 17:22) 9i%9   
'N6 S}w7  
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。 3?`"  
7&+Ys  
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。 Js{= i>D  
mCdgKr|n  
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。 )yj:PY]  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 BX< dSK  
[图片] p]ivf  
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? yI)~]K r  
....... (2015-02-03 17:22)  8)wt$b  
jd:B \%#![  
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)  L%cVykWY"  
.v\\Tq&"|  
謝謝您的幫忙,我學習很多!
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