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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) Gvv~P3Dm  
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[attachment=61355] 4x.'H18  
R9D< lX0%  
光路layout如下 j]}A"8=1  
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[attachment=61356] O^|dc=  
fM?HZKo  
再麻煩各位了 U .hV1  
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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: e@*Gnh<&  
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/#)。 >3s9vdUp4h  
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[attachment=61357] ZN-J!e"`  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ ViQxO UE  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 zI8Q "b  
光杆司令 2015-02-02 20:15
jeep168917:[图片] )Q9m,/F  
要如何知道系統有沒有達到diffraction limit？所以這現象是正常的嗎？ =:n>yZ3T  
我一開始以為是否為球面像差造成的現象 oh:q:St  
 (2015-02-02 13:02)  ~Wjm"|c  
~4y&]:I  
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: 5A/8G}'XZ  
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 ac"Pn? q  
] C_g: |q  
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)  Dz/I"bZLC  
S6CM/  
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: *0]E4]ZO  
如果系统性能达到diffraction limit，聚焦光斑最小，有利于钻小孔 2%4dA$H#4w  
>m='#x0>Y  
L6`(YX.:  
好的！ yoa"21E$  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 3a PCi>i!_  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm :e>y= s>  
但是為什麼在Paraxial Gaussian Beam Data 看到Sur5 與 Sur6的Beam size是大於2.8呢? lJ.:5$2H  
讓我很困惑 e3w4@V`  
[attachment=61396] -=BQVJ_dK{  
[attachment=61397] "j BrPCB 8  
[attachment=61398] %T@3-V_  
hJY= )  
\Z9+U:n  
q[p+OpA  
5W"&$6vj  
K6<@DP+/  
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)  ?EP>yCR9  
P.^%8L  
沒問題~好的! 謝謝 !
光杆司令 2015-02-03 14:46
jeep168917:好的！ )b<-=VR  
再請教一下，我利用Paraxial Gaussian Beam Data 來看每個位置的光斑大小 eq^<5 f  
Sur5 與 Sur6 分別是兩個 Circular Obscuration aperture，並且設定通過孔徑(radius)為1.4mm o`B,Pt5vu  
....... (2015-02-03 13:25) $nR1AOm}.B  
gFk~SJd  
结合你的LDE数据来看，因为你obscuration aperture尺寸为1.4mm(直径2.8)相对光斑3.3mm(直径6.6mm)小不少，所以有明显的diffraction效应，这样就能解释为什么你前面的图中呈现多重环带状。 5sbMp;ZM  
l2>ka~  
如果你的扩束系统已经完成设计，并且gaussian beam的参数设置没有问题，这个POP给出的结果说明你的obscuration aperture设置不能太小，接近3.3mm最好。不然diffraction效应会十分明显，使聚焦光斑的能量分布不均匀，对钻孔不利。 H JFt{tq2  
G$X+g{  
回10楼 S *3N6*-l"  
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。 f{ZOH<"Lo  
eWjLP{W  
jeep168917 2015-02-03 15:01
光杆司令: HWe?vz$4"  
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。 md`PRZzj@  
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。 Q+e|;Mj  
dZnAdlJ  
XA`<*QC<  
我出擴束鏡之後(surf)的光斑大小為3.3mm，由Paraxial Gaussian Beam Data 表可知 MCN}p i  
~Yrtz   
只是不知道為什麼Paraxial Gaussian Beam Data的數字不會受到 obscuration aperture改變 :S Tj <  
\!HG kmd  
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 QdaYP  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm 8BUPvaP<[  
[attachment=61403] 'gYUyl  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm /A3tY"Vn  
[attachment=61404] Fl,(KST z  
PprCz"  
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 aa!o::;  
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.|ocj;  
\iFh-?(  
下圖是，obscuration aperture radius = 1 mm ~9.0:Fm<  
[attachment=61405] 2/.E uf   
NUVFG;  
不知道是否我模擬上有問題 Y`@:L'j  
h+o-h4X  
%%["&  
光杆司令 2015-02-03 16:22
jeep168917: :q_(=EA  
剛又稍微做了測試，出擴束鏡的光斑大小為 3.31mm 左右 +C4UM9  
若是obscuration aperture radius = 1.4 mm J[6`$$l0  
[图片] R pUq#Y:a  
若是obscuration aperture radius = 1.65 mm $)w9EGZ  
[图片] 9r,)Bw!RP  
....... ^m ^4LDt  
$n |)M+d  
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: r$7zk<01  
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{.KqyW  
fa~4+jx>S  
' 3h"Ol{b  
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？ IEbk_-h[  
puE!7 :X7  
pAZD>15l"  
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? M`1pze_A  
因為Gaussian Size與Angle，是我分別自己輸入的值，不用套用公式 Ft} h&aYP  
HN7C+e4U~  
jeep168917 2015-02-03 17:28
jeep168917:附上檔案 sTmY'5ry  
[图片] {y>o6OTITR  
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？ cq?&edjP  
....... (2015-02-03 17:22)  dc]D 8KX  
xoT|fgb  
回9樓 szZ8-Y  
y,YK Mc  
我是將obscuration aperture min radius = 1.4 max radius = 100 mm MPS{MGVjbJ  
>I*Qc<X91  
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 $%%K9Y  
[图片] yn;sd+:z  
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？ )]W|i9  
....... (2015-02-03 17:22) >axf_k  
/ }tMb  
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。 ;FI"N@z  
d9E'4Zm  
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。 # $dk  
ar!`8"  
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。 =Eimbk  
光杆司令 2015-02-03 23:05
jeep168917:附上檔案 q!sazVaDp  
[图片] ,{tK{XpS  
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？ <$8`]e?I  
....... (2015-02-03 17:22)  oU`J~6.&S  
Uql|32j  
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)  $0f(Gc|  
p#yq'kY  
謝謝您的幫忙，我學習很多!
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