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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) G 7zfyw}W  
zPhNV8k-  
[attachment=61355] l2n>Wce9  
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光路layout如下 N"HN] Y@w  
V3F2Z_VH2  
[attachment=61356] uQpV1o5iA  
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再麻煩各位了 Ur5X~a\y  
c;wt9J.f  
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: 2nOQ48ha T  
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/#)。 2Ni2Gkf@  
kw?RUt0-V  
[attachment=61357] }2JSa8  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ g[:5@fI#*  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 sF(U?)48  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] 0.&gm@A~c$  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ RwT.B+Onuy  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 uodO^5"-  
 (2015-02-02 13:02)  r|rV1<d  
]FQ4v.7  
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: L\hPw{)  
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 \U~ggg0h  
@0B<b7Jv  
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)  Vvv -f  
A$1pMG~as  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔
jeep168917 2015-02-03 13:25
光杆司令: Dw.>4bA.  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 ,ew<T{PL  
r-[z!S  
%e1<N8E4  
好的！ ! '2'db  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 li;P,kg$  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm ^P{'l^CVX  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? o8Bo%OjE  
讓我很困惑 [3/P EDkw  
[attachment=61396] .cu5h   
[attachment=61397] y& Dd  
[attachment=61398] lXB_HDY  
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v,>q]! |a  
IM +Dm  
HkrNh>^=  
poXkH@[O  
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)  x#ouR+<  
!XtbZ-  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ `@`Q"J  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 7dW9i7Aj  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm 2{&|%1Jg  
....... (2015-02-03 13:25) 0gt/JI($  
pX!S*(Q{  
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。 *D|6g| Hb  
wRLkO/Fw  
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。 b@5bN\"x$  
W'6*$Ron  
回10楼 o 'yR^`  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 Ebp8})P/~  
Que)kjp  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: NUm3E4  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 +mAMCM2N  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 M0_K%Z(zaR  
>5]Xl*{H)  
] niWRl  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 7E|0'PPR  
;'cv?3Y  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 E%+V\ W%  
-4X,x  
jeep168917 2015-02-03 15:30
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 e2Xx7*vS  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm tF`>.=  
[attachment=61403] (-"A5(X:/  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm 5t0i/&zX  
[attachment=61404] Gb~q:&IUr  
z RsA[F#  
發現，若接近光斑大小來決定 obscuration aperture的尺寸的話，就會出現一環的現象，但奇怪的是，中心點的能量是0，而兩邊有peak IK}T. *[  
而obscuration aperture尺寸越小，則中心點能量較其中，peak power 高，而沒有一環一環的現象 ZZlR:D  
'8%aq8  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm .W?POJT  
[attachment=61405] !nykq}kPN\  
vy-{BH  
不知道是否我模擬上有問題 5%G++oLXf  
  I]  
{)F-US  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: gc(1,hv  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 0@xuxm/i  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm Ye )(9  
[图片] eyo)Su  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm /CZOO)n  
[图片] U&B~GJT+  
....... X;}_[ =-  
SQt$-<>4\  
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: ^Cak/5^K  
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。 q?t>!1c  
nl?|X2?C  
?9PNCd3$d  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ I5D\Z  
rhUZ9Fdv  
hA~}6Qn  
再者，我在POP上設定Gaussian Size的話，在代入θ=λ/πω0就可以得到angle嗎? DSnsi@Mi  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 .^v7LF]Q  
PB9<jj;  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 '~a!~F~>  
[图片] k,&W5zBKe  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ t qER;L  
....... (2015-02-03 17:22)  W:tE ?Hu  
N .SszZh  
回9樓 CBF>157B  
lvFHr}W  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm >M +!i+  
Fs=nAn#  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 8ayB<b>+]"  
[图片] Q#vur o  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ 2B*9]AHny  
....... (2015-02-03 17:22) Ok,hm.|  
6 .*=1P*?  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 x0 j$]$  
_jr%s  
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。 vZk+NS<  
_w'4f )7  
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。 sbG3,'i)  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 vJK0>":G  
[图片] 0f1*#8-6  
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？ -3F|)qwK  
....... (2015-02-03 17:22)  \V}?K0#bt  
29}(l#S}m  
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)  (V!:6  
}f?$QSF  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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