激光系统聚焦光斑大小计算问题？

zkp112 · 发表于 2020-2-26 19:37

现在工作遇到这个问题，通常在设计计算光斑大小时，我用公式：spot=1.83*λ*f/D来计算理论值，在实际球面设计中，用ZEMAX中的DENC操作数读出光斑大小和公式计算出来的数值是比较相符的。
当我引入非球面时，发现DENC读出的数值和理论计算数值有比较大的差距。我的理解是非球面改变了激光高斯分布的状态，导致此差距。
我想请问各位大神，在有非球面的情况下光斑大小如何确定，以及这个公式是否还适用。
当然我的理解也不一定对，还请各位不吝赐教，谢谢！

新生活1992 · 发表于 2020-2-27 14:44

本帖最后由新生活1992 于 2020-2-27 14:46 编辑

这个在点列图里利用RMS RADIUS的数值就可以算，比如这个图算出的光斑大小为688.9-683.2+2.25+2.25=10.2mmC:\Users\HXL\Desktopv\微信图片_20200227143915.png

zkp112 · 发表于 2020-2-27 19:00

点列图是几何光斑大小，激光需要的考虑衍射效应，要的是衍射光斑大小。

sophier · 发表于 2020-2-27 19:08

ZEMAX里面可以用POPD的操作数23/24来看呀

Ds12345679 · 发表于 2020-9-23 13:45

本帖最后由 Ds12345679 于 2022-6-3 21:22 编辑

我设计一个双波长扫描镜，焦距100，入瞳8毫米，波长0.355 、0.532。计算艾里斑的直径是0.008mm，艾里斑计算公式：spot = 1.83×λ×EFL/F=1.83*0.000355*100/8=0.00812，约等于8微米显微镜实测光斑直径是0.01mm，合同约定光斑0.02mm。后来客户反馈光斑直径0.02mm，切陶瓷时有的地方发黑，有的地方发白，产品基本合格。我一直有一个疑惑，光斑到底多大？楼上这位老弟说的方法，我不会用，请您说详细点，指点迷津，结果在那查，谢谢你。

yinlovetian · 发表于 2021-4-15 11:58

sophier 发表于 2020-2-27 19:08
ZEMAX里面可以用POPD的操作数23/24来看呀

具体怎么操作能分享一下吗，大佬

hikarinokami · 发表于 2022-6-3 13:20

这个公式计算出的只是艾里斑的大小，而艾里斑是一个理想物点经过光学系统的成像大小。实际物体或者光源都是有一定尺寸的，不能看成一个理想物点。所以根据艾里斑公式来计算肯定是错误的。应该用高斯光束公式计算聚焦后光斑大小。

hikarinokami · 发表于 2022-6-3 13:44

Ds12345679 发表于 2020-9-23 13:45
我设计一个双波长扫描镜，焦距100，入瞳8毫米，波长0.355 、0.532。计算光斑直径0.008mm，实测是0.01mm，合 ...

你计算出的8um很明显是光束直径8mm条件下的艾里斑尺寸。实际光斑大小要考虑实际的光束尺寸。而且这个公式不适合用来计算高斯光，计算高斯光要用高斯光束公式，要考虑M2的影响。
我模拟了一下，波长532nm，光束直径4mm，M2≤1.2，透镜位于瑞利长度范围内时，焦点的光斑直径正好为20um。
应该和实际情况相符合。

hikarinokami · 发表于 2022-6-3 13:46

hikarinokami 发表于 2022-6-3 13:44
你计算出的8um很明显是光束直径8mm条件下的艾里斑尺寸。实际光斑大小要考虑实际的光束尺寸。而且这个公式 ...

如果波长是355nm的话，焦点尺寸应该是15um

Ds12345679 · 发表于 2022-6-3 21:12

本帖最后由 Ds12345679 于 2022-6-3 21:23 编辑

你计算出的8um很明显是光束直径8mm条件下的艾里斑尺寸。实际光斑大小要考虑实际的光束尺寸。而且这个公式不适合用来计算高斯光，计算高斯光要用高斯光束公式，要考虑M2的影响。
我模拟了一下，波长532nm，光束直径4mm，M2≤1.2，透镜位于瑞利长度范围内时，焦点的光斑直径正好为20um。
应该和实际情况相符合。
向你请教计算过程，能展示一下吗？

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