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标题: 光纤准直后光束平行效果的衡量？ [打印本页]

作者: houshannanhai 时间: 2013-11-5 22:48
标题: 光纤准直后光束平行效果的衡量？
本帖最后由 houshannanhai 于 2013-11-6 13:20 编辑

我用一组透镜用作为光纤的准直透镜，大致调整后，我观察了一下从光纤出射的激光经过透镜组后，即使传播一段比较远的距离，光斑变化不是很大。
为了进一步检验光束是否被准直，我在准直光路中放置一个小孔，假设如果光被较好的准直，那么透过小孔的光，在传播一段距离后，光斑大小相对于小孔，应该不会变化很大。
但是实际上，不放置小孔，在间隔大概半米左右光斑直径变化大概1到2mm。我放置了小孔，小孔大概1mm左右，传播半米左右，光斑大小已经变为10mm左右。
为什么，光纤准直后，从光纤出射的激光在传播一段长距离后光斑大小变化不大，但是如果我放置一个小孔（1mm左右），传播同样距离，光斑大小相对于小孔大小，变化要远远大于没加小孔时的光斑大小的变化。
是因为没有准直好，还是小孔有衍射了？

你好，在没有放光阑情况下，近场和远场光斑大小：

可以大概看出光斑大小变化不大，这样光束应该是比较平行的？
加了光阑后，如果光束是很平行，那么透过光阑的光束光斑大小，相对于
光阑大小应该不是变化很大。这是加入光阑后，近场和远场光斑大小：

事实上我加入光阑后，发现光斑在近处和远处大小差的比较大

我的问题可以换种说法：
相距一定距离的两个位置A和B，没有在准直光路放光阑时，光斑大小相差2mm。
在A处放了光阑，光阑大小2mm左右，这时候，B处的光斑比A处的光斑大不只2mm，当然B处光斑不会比没放光阑时的大。
这是不是说明光并没有准直好，可是在没有光阑的情况下，不同位置处，光斑确实变化不大

有光阑，远场.JPG (3.38 MB, 下载次数: 33)

有光阑，近场.JPG (3.3 MB, 下载次数: 42)

无光阑，近场.JPG (3.68 MB, 下载次数: 27)

无光阑，远场.JPG (3.52 MB, 下载次数: 33)

作者: matthewlas 时间: 2013-11-6 09:52
衍射是环状的，而且1mm的小孔都可以衍射了，是什么光啊，不可能是微波吧。所以不是衍射了。
那个你自己可以琢磨一下光线的轨迹，或能量的传播路径就明白了

作者: houshannanhai 时间: 2013-11-6 11:22
本帖最后由 houshannanhai 于 2013-11-6 13:20 编辑

matthewlas 发表于 2013-11-6 09:52
衍射是环状的，而且1mm的小孔都可以衍射了，是什么光啊，不可能是微波吧。所以不是衍射了。
那个你自己可以 ...

你好，在没有放光阑情况下，近场和远场光斑大小：

作者: matthewlas 时间: 2013-11-6 15:40
我没有办法给你完全解释，再物理中一个包络的概念。可以说简单点，光并不是完全像我们描绘的光线的那个轨迹走。在经过光学系统中会有各种作用(微观的)，会再一定程度上影响光的轨迹，这个应该不是主要的，主要的是各种相差，什么球差彗差像散场曲畸变什么的，都会使光斑变化。这个只是说理想的点光源或点（不存在），经过光学系统就不是点了，会是一个小面（要不然功率密度会无穷大）。
同样的，既然没有理想点，那实际点是就是面了。光纤出来的更是虚实面的各种结合。再经过各种镜子，不管你懂不懂，我是糊涂了！一点——所有的物点（暂时这么说吧）对所有的相点都有贡献。
简化——面光源，白炽灯，上面加一个小黑点（不要大于白炽灯，或假设一些灯丝不发光了），照亮的区域依然是相同的。不要拿镜子是阳光，阳光的平行度很好。最关键的，反射无相差。

作者: 光粒网-Kelly 时间: 2013-11-6 16:19
深刻深刻讨论

作者: watermoon 时间: 2013-11-12 15:07
本帖最后由 watermoon 于 2013-11-12 15:08 编辑

不知道附件中的图，你看完后是否能解开你的迷惑！？

作者: 2399868675 时间: 2014-6-1 00:12
你好，我司专业做准直器C～lens.晶体，镀膜等

作者: optro 时间: 2014-6-2 15:27
你的激光
波长？
光纤直径？
光纤NA？
如果是单模，显现正常
如果不是单模，证明准直有问题，这个问题是所有光纤传输的问题，
这就大大打击了光纤激光器的美好原想。

作者: houshannanhai 时间: 2014-6-5 11:25

optro 发表于 2014-6-2 15:27
你的激光
波长？
光纤直径？

波长 532nm
光纤芯径1mm
NA=0.22 多模光纤

作者: houshannanhai 时间: 2014-6-5 11:40

watermoon 发表于 2013-11-12 15:07
不知道附件中的图，你看完后是否能解开你的迷惑！？

你好你的图片好像没有解决我的疑问？
能否说明一下你这个图片是什么意思？
你的图片应该是对于一个点光源进行准直（因为我没看见有别的视场的光，除了0视场）
准直也没有完全平行（当然完全平行是理想状态）。
如果实际的光纤都是点光源那么我想应该不会出现我遇到问题：
就是看起来准直效果很好近场远场光斑变化不大
但是一放上光阑近场光斑等于光阑大小但是远场光斑还是会变大。
我现在的理解是不同视场的（对应光纤芯径的不同位置）光造成的。
因为如果只有零视场的光即为点光源那么放上光阑后近场光斑等于光阑大小但是远场光斑不会变化很大（正如你光路所示）。
但是实际光纤有一定尺寸，端面不同位置是以一定角度进入光阑，这样远场光斑变化就会相对只考虑零视场的光更大。

这个可以在zemax多设置几个视场（物高）看出。

作者: watermoon 时间: 2014-6-5 15:24

houshannanhai 发表于 2014-6-5 11:40
你好你的图片好像没有解决我的疑问？
能否说明一下你这个图片是什么意思？
你的图片应该是对于一 ...

你没仔细看。

只好明说了：
1、你所说的问题，是透镜的像差问题。出现这种现象，说明你的透镜（组）没有很好地校正像差；
2、即便是校正像差，通常也只是部分校正，没有完美校正（除非是很好的非球面）；
3、你所说的这个现象，跟是否是点光源没有任何关系；
4、你在不加光阑时候，看上去准直了，是对整体而言，主要是外部（孔径角大）的光束被准直了，但是内部（孔径角小）的光束并不是准直的。但是由于内部发散角较小，在一定范围没有超过外部光束，看上去也就不影响准直效果。

不知道这样说清楚了吗？再看下面相同透镜，不同发散角准直的效果：

作者: optro 时间: 2014-6-7 07:20
第一、小孔仅仅只能减少光功率，不能改变束角，在加小孔的时候，测得的光斑，几乎是束散造成。
第二、当去掉光阑的时候，几乎是相当大小光斑，说明你的准直很差。
第三、你的焦距是20左右？输出光斑直径9毫米左右？相差在这里已经不重要了。
第四、光纤直径有问题，数据似乎不准确。

作者: 魅力薄膜 时间: 2014-7-5 21:55

watermoon 发表于 2014-6-5 15:24
你没仔细看。

只好明说了：

你这个是高斯切趾模拟出来的吗

作者: kitten 时间: 2014-7-17 12:32
此帖有价值！

作者: houshannanhai 时间: 2014-9-22 00:10

watermoon 发表于 2014-6-5 15:24
你没仔细看。

只好明说了：

您第四点说的，很可能就是问题的所在。

作者: houshannanhai 时间: 2014-9-22 00:21

optro 发表于 2014-6-7 07:20
第一、小孔仅仅只能减少光功率，不能改变束角，在加小孔的时候，测得的光斑，几乎是束散造成。
第二、当去 ...

您的第一点，有两个词我不大明白束角和束散。您在第一点说的意思是否是小孔不会改变光束的发散角？加上小孔后，小孔后的光斑就是光束发散造成的？是这样子吗？
第二点，你的意思是否是，如果去掉光阑后，光阑后远处的光斑与有光阑时相比变化不大，那么说明准直效果不好？
谢谢您的帮助

作者: optro 时间: 2014-10-18 16:56

houshannanhai 发表于 2014-9-22 00:21
您的第一点，有两个词我不大明白束角和束散。您在第一点说的意思是否是小孔不会改变光束的发散角？加上小 ...

对

作者: Autocollimator 时间: 2014-10-23 15:11
这个现象很单纯,基本上就是衍射造成的,跟透镜没太大关系,从你贴的图片来看光点质量还算良好,并没有迹象显示镜片有明显像差,所以,基本上这就是个衍射的议题。

作者: usertouch 时间: 2016-6-30 13:56
发生小孔衍射了吧，你的激光比小孔大，如果要判断准直，9mm的光斑可以在5、6米远看准直了

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