[求助]雷射光聚焦後光斑 [复制链接]

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) \pD=Lv9  
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光路layout如下 j5h 6u,^:  
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再麻煩各位了 [+MX$y  
C| L^Ds0  

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)  !0ce kSesr  

|/;U)M  
謝謝您的幫忙，我學習很多!

jeep168917:附上檔案
[图片] "~u_\STn <  
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？ T8n-u b<  
....... (2015-02-03 17:22)  :GQUM6  

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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:附上檔案
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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？ tRteyNA  
....... (2015-02-03 17:22) ibXe"X/_  

=+<d1W`>0  
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。 ~AQ>g#|%  
QQFf5^  
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。 b$Ln}<  
[Eu];  
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。 vIVr@1S  

再加一面凸透鏡

jeep168917:附上檔案
[图片] k6(r !mc  
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？ |c2xy  
....... (2015-02-03 17:22)  y3eHF^K+$  

PB53myDQ  
回9樓 @hif$  
"e6|"w@8  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm QTmZ(>z  
1J}8sG2`  
所以外圍擋光的區域一定夠大

光杆司令:
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。 I5m][~6.?  

BX+.0M  
?.=}pAub  
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？ !g!5_|  
dt}_D={Be  
E:`v+S_h  
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? O$u"/cwe*  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 !h[VUg_8  
9=X)ung9  

jeep168917: X@@8"@/u|*  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 FR2= las"z  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm cdqB,]"  
[图片] 76hOB@  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm bVP"(H]  
[图片] n  -(  
....... )i+2X5B`S  

ljl^ GFo  
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。

剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 ODZ|bN0>  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm PkI:*\R  
rE@T79"  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm MSf;ZB  
9z6XF]A  
9tF9T\jW  
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 z5ij(RE]  
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 Eke5Nb  
Ua!aaq&  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm II6CHjW`;  
A}eOFu`  
jy-{~xdg[  
不知道是否我模擬上有問題 I? ,>DHUX  
lNSLs"x^  
<&C]sb  

光杆司令:
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。
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。 ~sh`r{
0  

w(L4A0K[  
+~
p88;  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 ')cMiX\v  
ZP(f3X@  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 J\b^)  
1eF3`