[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) (
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光路layout如下 \8tsDG(1 '  
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再麻煩各位了 KvSG;  
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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)  OB7hlW  

iLz@5Zj8  
謝謝您的幫忙，我學習很多!

jeep168917:附上檔案
[图片] >f'g0g  
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？ }-fl$j?9E  
....... (2015-02-03 17:22)  };g"GNy  

MW{8VH6+  
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
[图片] @fV9 S"TcM  
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？ .}`Ix'
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....... (2015-02-03 17:22)
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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。 U3:j'Su4H?  
#!m.!? O  
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。 'Qo*y%{@5  
B~du-Z22IZ  
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。 XS
BA$y  

再加一面凸透鏡

jeep168917:附上檔案
[图片] "4,?uPi  
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？ {Wu$YWE*sx  
....... (2015-02-03 17:22)  RTJ3qhY  

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回9樓 ^J8lBLqe  
n`&U~s8w  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm TSWM |#u':  
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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。 .1Al<OLL  

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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？ Ww%=1M]e-  
:~T99^$zA  
 &NK,VB;  
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? 'JfdV%M  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 8UyMVY  
IrhA+)pdse  

jeep168917: ); dT_  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 jvFTR'R)=  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm YmgLzGk`  
[图片] (+3Wgl+]/  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm M8Z2Pg\0  
[图片] >U*T0FL7  
.......
wK-3+&,9  

QxOjOKAG  
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 :WL'cJ9a  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 5<j%EQN|D  
P2'DD 3   
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm Yf~{I-|`q  
bk^TFE1l  
+d!v}aJ  
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 FMkzrs  
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 oK%K}{`  
09kt[  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm Fa_VKAq  
jR#~I@q^  
/2Bi@syxK  
不知道是否我模擬上有問題 wqW0v\  
_}VloiY  
^=SD9V  

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。 3 Lsj}p  

U"4?9. k  
wgRsZ  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 @(i!YL  
@hImk`&[N  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 BMIyskl=i  
9A7@ 5F