[已解决]高斯光束通过薄透镜的传播

南城落秋雨

这是我想在zemax模拟的高斯光束的传播示意图（图像截自芬创科技），模拟区间为透镜前的束腰到透镜聚焦后的束腰部分，参数：激光器出射位置即为束腰位置，W0=3.1mm，发散全角1.1mRad，532nm激光，平凸透镜预设焦距为19mm，出射位置距透镜55mm。我使用激光焦点光斑计算得到聚焦后的束腰为20.76um,
下图是zemax中的模型（透镜也可以改为理想透镜，结果和这个差不多）：




然后我使用物理光学传播（POP），得到下面的结果：




这个结果中焦点位置的光束直径为687.9um，与我理论计算的值差的太大了。大佬们，是我哪里设置出错了吗？

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那些年

2024-6-20 15:09

此时光斑发散角很小，应该用平行光模型，入瞳直径设置为3.1mm，这样仿真就符合结果了

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三流画家

你的问题可以看看这个链接，希望对你有点帮助
https://support.zemax.com/hc/zh-cn/articles/1500005578602-%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%9C%A8OpticStudio%E4%B8%AD%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E6%BF%80%E5%85%89%E5%85%89%E6%9D%9F%E4%BC%A0%E6%92%AD-%E7%AC%AC%E4%B8%89%E9%83%A8%E5%88%86-%E4%BD%BF%E7%94%A8%E7%89%A9%E7%90%86%E5%85%89%E5%AD%A6%E4%BC%A0%E6%92%AD%E6%9D%A5%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E9%AB%98%E6%96%AF%E5%85%89%E6%9D%9F

南城落秋雨

三流画家 发表于 2024-6-20 10:56
你的问题可以看看这个链接，希望对你有点帮助
https://support.zemax.com/hc/zh-cn/articles/1500005578602 ...

我一开始就是看这个做的，这不还是搞不懂嘛；

我算了一下，这个激光光源的瑞利距离很长，远大于到透镜的距离，有可能这样就不能用zemax仿了

我的这种情况就直接看成平行光入射，不过我这个实际用激光器测的时候，还是差得离谱

那些年

此时光斑发散角很小，应该用平行光模型，入瞳直径设置为3.1mm，这样仿真就符合结果了

南城落秋雨

那些年 发表于 2024-6-20 15:09
此时光斑发散角很小，应该用平行光模型，入瞳直径设置为3.1mm，这样仿真就符合结果了 ...

是的，多谢大佬，我在上面也提了一下，也做了一下仿真。
应该是我这里激光器的参数有问题，所以和我做的时候有很大出入，我还是去先确定一下激光器的参数吧。。

那些年

南城落秋雨 发表于 2024-6-20 15:14
是的，多谢大佬，我在上面也提了一下，也做了一下仿真。
应该是我这里激光器的参数有问题，所以和我做的 ...

嗯，zemax仿真高斯光束应该只能做初步的仿真，准确度不一定够。另外，你说的“激光焦点光斑计算得到聚焦后的束腰为20.76um”是指点列图的大小吗

南城落秋雨

那些年 发表于 2024-6-20 15:20
嗯，zemax仿真高斯光束应该只能做初步的仿真，准确度不一定够。另外，你说的“激光焦点光斑计算得到聚焦 ...

不是，直接在线用激光焦点光斑大小计算器算的结果。

perfectlit

“激光器出射位置即为束腰位置，W0=3.1mm，发散全角1.1mRad”参数应该有点问题，3.1mm应该是出口位置的光束尺寸而不是束腰位置的W0，不然在zemax仿真时是没法匹配那个发散角1.1mrad的。如果仅仅是按着你这个描述去模拟，3.1的束腰经过这图里这个光路，结果如图所示，确实是700微米左右，但这里的发散角其实是28*2=56mrad。你计算是基于W0=3.1和发散角1.1mm算的，两者肯定不匹配。而如果直接用reay这个参数去看光斑大小，会发现和你的计算结果是接近的







这个链接下连续三篇文章是三种仿真方法，可以看一下https://zhuanlan.zhihu.com/p/467053181?utm_id=0

南城落秋雨

perfectlit 发表于 2024-6-20 15:37
“激光器出射位置即为束腰位置，W0=3.1mm，发散全角1.1mRad”参数应该有点问题，3.1mm应该是出口位置的光束 ...

是的，我也发现这个问题了，波长、束腰与发散角是不对应的，应该是这个厂家给的参数有问题。
多谢解答！

perfectlit

南城落秋雨 发表于 2024-6-20 15:39
是的，我也发现这个问题了，波长、束腰与发散角是不对应的，应该是这个厂家给的参数有问题。
多谢解答！

是的，厂家不可能提供他们的束腰位置，我们顶多和他们确认他们这个光束口径是在哪里测试的，用这个值和计算出的束腰半径反推束腰位置，然后把这些带回zemax进行仿真，能在序列模式下仿真TEM00高斯激光，但几种方法算出来的结果有差别，就是看一下系统设计偏差范围吧


图里是我之前模拟的一个激光器，出光口3mm，全发散角1mrad，波长266nm，束腰位置很大了才能让光斑尺寸和发散角匹配，不知道激光器内部是怎么走光路的。用PANG可以看发散角