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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) %jk PrI  
9f\8oJQ  
[attachment=61355] O 0#Jl8  
QGd- 9UEA]  
光路layout如下 TeJ `sJ  
WFP\;(YV  
[attachment=61356] i1\2lh$  
p( *3U[1  
再麻煩各位了 t5h_Q92N  
1!3kAcBP  
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: 6L9[U^`@  
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/#)。 p''"E$B/(  
ir:~*|  
[attachment=61357] D"4&9"CU  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ 2 BX GVo  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 zL`uiZl  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] 0vuKGjK  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ gFs/012{  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 Ft;u\KT  
 (2015-02-02 13:02)  daB l%a=  
%7v@n+Q  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了
jeep168917 2015-02-03 10:20
光杆司令: @A2/@]HBm  
你可以放大图片获取第一环带的尺寸，并将其与1.22λ(F/#)比较，如果接近或者只有2-5倍的关系，可以认为是diffraction limit了 t=Z&eKDC  
|^Ew<  
這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔
光杆司令 2015-02-03 12:59
jeep168917:這樣的系統是好的嗎？　因為目前想利用雷射來鑽孔 (2015-02-03 10:20)  hZAG (Z  
`$S^E !=  
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: "2a$1Wmj(  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔  *p=fi  
NCa~#i:F8  
;SgD 5Ln}  
好的！ Yx5J$!Ld  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 .eo~?u<j&  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm t9.,/o,  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? {O)YwT$`  
讓我很困惑 %y>+1hakkX  
[attachment=61396] ;{k=C2  
[attachment=61397] EYkj@ .,  
[attachment=61398] :c y >c2  
5G#$c'A{4  
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F?z<xL@  
.d~\Ysve  
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)  N}b^fTq  
x7dEo%j  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ VT%:zf  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 |[$~\MU  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm }ns-W3B'  
....... (2015-02-03 13:25) ;dR=tAf0$Q  
j%IF2p2  
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。 lpB3&H8&  
K`g7$r)U[  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 BlA[T%  
O+vS|  
回10楼 ,%9df+5k  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 "Gb1K9A im  
2`G OJ,$  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: (3J$>Na  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 nD5 gP  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 |KSy`lY-j>  
~T&<CTh  
F *FwRj  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 <Ln1pV~k  
"#[!/\=?:  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 )E@A0W  
V=:'SL*3|  
jeep168917 2015-02-03 15:30
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 79`AM X[b  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm na9sm  
[attachment=61403] h4q|lA6!k8  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm O+y-}7YX  
[attachment=61404] }VS5gxI1.  
Ty vtmx M  
發現，若接近光斑大小來決定 obscuration aperture的尺寸的話，就會出現一環的現象，但奇怪的是，中心點的能量是0，而兩邊有peak /"eey(X  
而obscuration aperture尺寸越小，則中心點能量較其中，peak power 高，而沒有一環一環的現象 -FU}pz/  
*h}XWBC1q  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm N[<\>Ps|u  
[attachment=61405] D6>HN[D"  
e,t(q(L  
不知道是否我模擬上有問題 U2bjFLd"  
(p2K36,9m  
MyT q  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: vSEuk}pk  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 #d6)#:uss  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 8X[:j&@  
[图片] j0oR) du  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm E|iQc8gr&  
[图片] 'uBu6G  
....... h2G$@8t}I  
9Z4nAc  
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: glO^yZs  
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。 , qMzWa  
+}Dw3;W}m  
*#,7d"6W5  
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？ rBQ_iB_  
s}vAS~~2L3  
?gA 8x  
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<n  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 X _q\Sg  
W!Gq.M  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 { a =#B)6  
[图片] Sj3+l7S?  
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？ z0 d.J1VW  
....... (2015-02-03 17:22)  akmkyrz'&  
D(~U6SR  
回9樓 em y[k  
))qy;Q,  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm esJ~;~[@(r  
l|u>Tb|V  
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 Q3'llOx  
[图片] w?L6!)oiz  
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？ RbB.q p  
....... (2015-02-03 17:22) p%ki>p )E|  
PI {bmZ  
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。 wLIMv3;k  
n9\TO9N  
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。 AI2)g1m  
phXGn m  
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。 h4gXvPS&r  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 /{J4:N'B>  
[图片] F~vuM$+d  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ tKuwpT1Qc  
....... (2015-02-03 17:22)  p$c6<'UqH  
x j)F55e?  
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)  =ho}oL,ZO  
n)-$e4u2  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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