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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) {lv@V*_Y0  
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[attachment=61355] VsIDd}~C%  
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光路layout如下 Whd.AaD\  
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[attachment=61356] i n $~(+  
mbSG  
再麻煩各位了 iX]tL:,~i  
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光杆司令 2015-02-02 12:40
你可以看看第一张图下面的数据。如果系统设计达或者接近diffraction limit，那么光斑会像图中所示，此时这个光斑核心部分的特征尺寸为1.22λ(F/#)。
jeep168917 2015-02-02 13:02
光杆司令: X$A[~v  
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/#)。 ?B{,%2+  
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[attachment=61357] +~n"@ /  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ KFhnv`a.0  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 nN'>>'@>  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] rd ]dD G  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ )U +Pt98"  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 NOQSLT=  
 (2015-02-02 13:02)  \= G8  
7J|e L yj  
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: ^2eH0O!  
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 %R-KkK<S  
E-b3#\^:  
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)  FW,@.CX  
-:  8[  
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: 23Juu V.  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 DTp|he  
.qG*$W2f  
(H-Y-Lk+  
好的！ =VM4Q+'K  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 _.G p}0a  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm ^. ; x  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? v %GcNjZk5  
讓我很困惑 r4(Cb_  
[attachment=61396] Sn ~|<Vf  
[attachment=61397] #+ 6t|  
[attachment=61398] fY{&W@#g  
?~s23%E  
u@eKh3!  
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~<&47'D  
okv`v ({  
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)  ;zc,vs  
g0 NSy3t  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ V?*\ISB`}  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 :172I1|7  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm gPu0j4&-  
....... (2015-02-03 13:25) 4CT _MAj  
;GgW&*|  
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。 pRAdo="  
#`>46T  
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。 W]t!I}yPR  
}zkMo ?  
回10楼 69o,T`B  
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。 V*bX>D/  
UY!N"[&  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: t~l uBUF  
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。 [&Z3+/lR*  
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。 TH`zp]0  
Qe&K  
(\Iz(N["G  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 :< )"G&  
*6-fvqCv  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 ),<E-Ub  
}|k_sx:  
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 `+4>NT6cu9  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm )]=1W  
[attachment=61403] `ehZ(H}  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm b;N[_2  
[attachment=61404] S~8w-lG!  
"71,vUW  
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 #SHmAB  
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 T[z]~MJL  
urlwn*!^s  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm y;!qE~!3  
[attachment=61405] PP{CK4  
nPW?DbH +  
不知道是否我模擬上有問題 LIo3a38n?y  
m#D+Yh/y{n  
d,Fj|}S  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: Ub0hISA  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 ^w0V{qF{  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm sr0.4VU1  
[图片] SIJ:[=5!7  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm LvWl*:z  
[图片] >m}U|#;W  
....... Di[}y;  
y_^w|  
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: KY)r kfo B  
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。 T5mdC  
U Ox$Xwp5&  
dx=\Pq  
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？ 89I[Dg;"u  
2gn*B$a  
/?POIn+0o  
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? (Bta vE  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 P);: t~  
F^5<o  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案  \Vis  
[图片] Rd5ni2-nve  
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？ =d/\8\4  
....... (2015-02-03 17:22)  (>qX>  
$9znRTFEj  
回9樓 S~1>q+<Q  
S7-ka{S  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm KlgPDV9mg  
Si<9O h  
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 0$3\D S<E  
[图片] R}F0_.  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ f[3DKA  
....... (2015-02-03 17:22) 3X$)cZQ  
Y:C7S~  
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。 >W"gr]R<  
H4LZNko  
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。 O=}4?Xv  
g(t"+ P  
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。 <,d.`0:y  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 !)RND 6.  
[图片] + 8 5]]}I  
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？ / <WB%O  
....... (2015-02-03 17:22)  *@=in7*c  
mdvooJ  
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)  dt(~)*~R  
bqp6cg\p  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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