[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) n$`Nx\v  
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图片:光斑.jpg

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光路layout如下 b%$S6.  
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图片:光斑-1.jpg

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再麻煩各位了 I_pA)P*Q(6  
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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)  p19Zxh  

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謝謝您的幫忙，我學習很多!

jeep168917:附上檔案
[图片] T,I
V)aq  
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？ #k"[TCQ>  
....... (2015-02-03 17:22)  hZ#tB  

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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？ 5muW*7  
....... (2015-02-03 17:22) YJ^ lM\/<  

OT&E
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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。 G}-.
xj]  
qQcC[50  
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。 Wi5|9  
L@4zuzmlb  
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。 QBw ZfX  

再加一面凸透鏡

jeep168917:附上檔案
[图片] Dw`m>'J0  
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？ @y(Wy}  
....... (2015-02-03 17:22)  %Lp7@  

uR;-eK  
回9樓 [DxefYyI  
akhL\-d)al  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm zZ9<4"CIk  
t\pK`DM-[  
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。 +M'aWlPg,  

Ot`LZ"H:  
XM6".eF)M  
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？ ~u /aOd  
s\'y-UITi1  
`DLp<_z>  
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? GilQtd3\  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 C4QeDvpI  
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jeep168917: Ck\7F?S  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 F^QQ0h]2  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 7 8Vcu'j&_  
[图片] ~#R9i^Y  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm "(v%1tGk  
[图片] ? B@&#E!/f  
....... MJ`N,E[  

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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 lx |5?P  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 0p(L'  

图片:1.4.jpg

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若是obscuration aperture radius = 1.65 mm p8}(kHUp(  

图片:1.65.jpg

8j5<6Cv_  
a(IY\q[Wh  
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 ~1 ~Xfo>  
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 YO+{,$  
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下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm 5O
<>mCF  

图片:1.jpg

l[Q:}y  
6"/WZmOp  
不知道是否我模擬上有問題 59r_#(uo  
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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。 N`iwC!  

:Z`:nq.a  
dzLQI}89+k  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 m>USD?i  
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只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 CTX9zrY*T  
6+r$t#