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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) J*nQ(*e  
7H+IW4Ma  
[attachment=61355] KXQ &u{[<  
_>G.  
光路layout如下 .]0u#fz0y  
$ e<108)]  
[attachment=61356] .}wVM`81z  
NM`5hd{  
再麻煩各位了 EU@ BNja  
X#|B*t34  
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: 1I=>0 c  
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/#)。 !a.|URa7  
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[attachment=61357] W RBCNra  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ nQtp4  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 yDE0qUO  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] y37c&XYq  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ pkKcTY1Fx  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 zUIh^hbFf  
 (2015-02-02 13:02)  l!d |luqbA  
,(@JNtx  
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: |nMg.t`8  
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 I" hlLP  
~85>.o2RDW  
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)  R KXhD PA  
|r+w(TG  
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: lFN|)(X  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 q&2L@l3A  
8/<+p? 3p>  
ENy$sS6[D  
好的！ vc C"  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 fb[? sc  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm F<4>g+Ag  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? Jb6)U]  
讓我很困惑 Z]XjN@j"  
[attachment=61396] Ce/D[%  
[attachment=61397] 2 b80b50  
[attachment=61398] i8A-h6E  
v, !`A!{D  
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uhU'm@JZ  
73l,PJ  
uN=f( -"  
oxfocean 2015-02-03 14:08
贴上源文件吧，大家容易分析。
jeep168917 2015-02-03 14:39
oxfocean:贴上源文件吧，大家容易分析。 (2015-02-03 14:08)  .hjN*4RY  
 `)>}b 3  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ Cq3Au%7  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 'v=BAY=Ef  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm DiZ;FHnaG?  
....... (2015-02-03 13:25) l<'}`  
U[:=7UABU?  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 rbs&A{i  
d,Oe3?][0p  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 T5}5uk9  
AS0mM HJk  
回10楼 19RbIG/X  
你确定surf5和surf6的中心孔径为1.4mm，然后外面obscure区域足够拦住直径6.6mm的光？如果obscure区域不够大，相当于只有中间一个环带区被阻拦，可能造成1楼图示的情形。同时，surf6上的size也可能为3.3mm。 C%j@s|  
~}SQLYy7Z  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: [|YJg]i-  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm相对光斑2.8mm小很多，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 <l>L8{-3  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近2.8最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 ?+$EPaC2  
Eh[NKgYL  
f917F.1 I  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 ?}jjBJ&  
EJJ&`,q  
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 zOJzQZ~  
>R.!Qze\G  
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 s8k4e6ak  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm $]?M[sL\N7  
[attachment=61403] JqEo~]E]  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm "tj]mij2)G  
[attachment=61404] zCu+Oi6  
6']WOM#  
發現，若接近光斑大小來決定 obscuration aperture的尺寸的話，就會出現一環的現象，但奇怪的是，中心點的能量是0，而兩邊有peak h9~oS/%:  
而obscuration aperture尺寸越小，則中心點能量較其中，peak power 高，而沒有一環一環的現象 %*Yb J_j7  
0_t9;;y :  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm 1W9uWkk_d  
[attachment=61405] I#W J";kqB  
P{,=a]x,mz  
不知道是否我模擬上有問題 ntZHO}'  
gpCWXz')i  
}q?q)cG  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: SFRYX,0m  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右  L$[1+*  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm _No<fz8  
[图片] "GAKi}y">v  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm g<i>252>  
[图片] s18A  
....... YKa9]Q  
+)7h)uq  
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: HQrx9CXE  
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。 Qx77%L4  
0u ,nSvch  
 lmB+S  
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？ {OW.^UIq^  
S{qsq\X  
A)D1 #,0  
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? fb|lWEw5h.  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 P64< O 5l/  
~a.ei^r  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 ~> |o3&G{  
[图片] uOprA`3  
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？ B&c*KaK;~  
....... (2015-02-03 17:22)  eh} {\P  
X2hyxTOp  
回9樓 RS[>7-9  
P+[\9Gg  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm hQ}B?'>  
G,JNUok  
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 {(,[  
[图片] '8b/TL  
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？ DoA+Bwq@  
....... (2015-02-03 17:22) !9knF t43  
OPsg3pW!]  
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。 PtT=HvP!k  
 8DsXw@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。 -1 Ok_h"  
>u:t2DxE  
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。 s]z-d!G  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 %YI Xk1  
[图片] 43"` gF]  
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？ dsx'l0q 'i  
....... (2015-02-03 17:22)  |,&5.|E 7  
1q])"l"<  
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)  !$/1Q+  
U#I 8Rd I,  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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