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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) #, Q}NO#vT  
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[attachment=61355] {7?9jEj  
[5Fd P0  
光路layout如下 SY,I >-%  
M!gBmQZ1  
[attachment=61356] PK6*}y  
x _==Ss  
再麻煩各位了 ?MC(}dF0  
5VR.o!h3I  
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: p*|ah%F6N  
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/#)。 rvic%bsk  
`(!NYx  
[attachment=61357] GR%{T'ZD`  
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_.HPA  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 7JI:=yY!>:  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] aMTFW_w  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ GK?4@<fY  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 B +Aj*\Y.  
 (2015-02-02 13:02)  t> . Fl-  
!msNEE@[  
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: ?&X6:KJQ  
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 SVWIEH0?  
u[oUCTY  
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)  g);^NAA  
EbY,N:LK  
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: 21X`h3+=  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 "r4AY  
7cDU2l  
H6*^Ga  
好的！ @$^bMIj@W  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 y&~w2{a  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm ;*TIM%6#  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? "ww|&-W9  
讓我很困惑 796\jf$  
[attachment=61396] nQX+pkJ  
[attachment=61397] 3f.b\4 U  
[attachment=61398] yOU(2"8p  
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Rk<@?(l!6x  
+j_ ;(Gw7  
7"F*u :  
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)  @2pu^k^  
n55Pv3}C  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ rr#K"SP  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 h"H2z1$  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm o)OUWGjb/K  
....... (2015-02-03 13:25) 7' S@3   
,f1q)Qf  
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。 ,gL9?Wz  
F :6SPY y  
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。 0* /{4)r  
',GS#~  
回10楼 %,hV[[@.  
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。 qF 9NQ;  
<>m }}^  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: 2< hAa9y  
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。 =TqQbadp  
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。 Jk0r&t7  
g@\fZTO  
,RN:^5 p  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 QJ|ap4r  
4e;QiTj  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 R0oKbs{  
!45.puL0  
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 nNXgW  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 0-{t FN  
[attachment=61403] c^`]`xiX  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm :W@#) 1=  
[attachment=61404] P]z[v)}  
#2iD'>bQ  
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 TNJG#8n%Y  
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 g R nOd  
5s?Hxn  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm <w\:<5e'  
[attachment=61405] 9M"].~iNE  
^fz+41lE\  
不知道是否我模擬上有問題 [%&ZPJT%i  
:6q]F<oK  
.CSS}4  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: PR|R`.QSs  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 ET];%~ ^  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm m5G\}8|  
[图片] kF7V.m/~o  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm Quf_'  
[图片] &_5tqh  
....... (z$r:p  
HG'{J^t  
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: avp; *G }  
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。 ~8`:7m?  
XS~- vF  
<*H^(0  
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？ R6 XuA(5  
acd:r%y  
TaJB4zB  
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? 9@ $,oM=  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 +&KQ28r  
b=a!j=-D  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 )Du -_Z  
[图片] ^c9ThV.v  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ Mj0Cat=  
....... (2015-02-03 17:22)  (U.**9b;  
;'RFo?u K  
回9樓 w#PZu+  
pt:;9hA  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm X=qS"O 1  
a ib}`l  
所以外圍擋光的區域一定夠大
冰凝0118 2015-02-03 20:05
再加一面凸透鏡
光杆司令 2015-02-03 21:56
jeep168917:附上檔案 2:J,2=%  
[图片] DA <ynBQ  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ >a]t<  
....... (2015-02-03 17:22) Z*bC#s?  
CM 9P"-  
你应该查看zemax manual的条目Gaussian Size+Angle，然后根据laser的divergence和在beam expander第一面(surf1 in LDE)上的size计算相应数据，然后设置pop参数。 EODB`$+  
Y$8; Gm<)  
即使自己输入数据，但是waist to beam为0时，本质上存在θ=λ/πω0的关系，所以size与angle是相关的，不能随意输入。 F!CAitxd  
ltEF:{mLe#  
当waist to beam为z时，还需要考虑z=zr*sqrt((ω/ω0 )^2-1)，计算出相应数据。详细内容请仔细阅读ZEMAX manual。 R#0{Wg0O)  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 86{ZFtv  
[图片] wi BuEaUkW  
那我應該要先修改 surf to beam的值，不太可能是0，因為我是由雷射出光後，打到擴束鏡(surf1)，對嗎？ RO$*G jQd  
....... (2015-02-03 17:22)  j]4,6` b\  
^?sSx!:bZ  
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)  R1~7F{FW  
m9k2h1  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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