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标题: 发散角的问题 [打印本页]

作者: nical 时间: 2005-8-22 19:37
标题: 发散角的问题
请问各位大虾，经过扩束的平行光，聚焦后发散角是怎样变化的，是变小了，还是又变大了？谢谢

作者: 新人 时间: 2005-8-22 20:48
既然扩束前后都是平行光束，发散角能改变吗？

[此贴子已经被作者于2005-8-22 15:06:28编辑过]

作者: puxinghai 时间: 2005-8-22 21:47
发散角是变小了,扩束的过程实际上是压缩发散角、扩大光束的光斑直径的过程．可以简单的用一个倒置的望远镜来实现．

作者: 271828182845904 时间: 2005-8-22 23:20
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作者: billyexpert 时间: 2005-8-23 17:47
平行光束还说什么发散角啊？发散角不都等于0吗？要从激光来谈发散角还差不多。

作者: feipeiwang 时间: 2005-8-26 06:14
变小了,光斑扩大多少倍.发散角就缩小多少倍,光斑和发散角是个定值.
有时间多看看书.不过没关系可以多问,也可以在实验中观测一下,用感光片试试有可能也能发现.

作者: ydjkzbh 时间: 2005-8-26 07:33
发散角既是不变的，由是要变。得应给说，激光是不会同时是平行光的（理想中有可能）。平行光是没有束腰的，发散角为0。激光束也是由若干光线组成，每条光线都还是要几何光学传播的。每一条激光束在两个聚焦系统内只有一个束要。只有当扩束系统位于束腰处时，系统两边的光斑直径和发散角是不一样的，而当系统位于束腰以前的位置时，光速的发散角和束腰直径都没有变化，只是束腰的位置沿光轴后移。当系统位于束腰后时，输出光速不会再出现束腰。而在系统前会有一个的发散角和束腰直径和束腰一样，位置前移的虚腰。束腰直径和发散角才能表征激光束的形状，束腰以外的光斑直径什么都不是。

呵呵，楼上的光看书不动脑筋可不行啊。当然，这个扩束系统不是聚焦系统，也不是发散系统。否则大家都是白说的。

作者: lingkongchoushe 时间: 2005-8-26 16:48
7楼的,其实后面的我没怎么看明白,但我知道你的前提是错误的,激光是高斯光束,不能用光线这个说法,也不是按几何光学传播,其的性质应该用严格或一定条件下近似的光的衍射定律来决定.其实高斯传输很简单,ABCD定律加编程就搞定了,不知各位大虾怎么认为?

作者: ydjkzbh 时间: 2005-8-27 07:52
高斯光束是激光束的理想状态，只有在单横模的情况下谈高斯光束才有意义。实际中有多少激光束是高斯光束呢？比如被挡住一部分的激光束还是高斯光束吗？还有，多模光束也不是高斯光束。————马路上溜达的不都是美女。就知道套公式。光束在通过不透明的物体部分阻挡时才会发生衍射，不知楼上的，说的性质是什么性质。我们公司的小硕也会用ABCD，就是算出来的结果和实际老是差好多。是不是有结果就算搞定呢？

作者: 风铃草 时间: 2005-8-27 09:25
我最近做这个激光扩束系统，从几何光学的角度出发，根据公式（不会有人扔砖头吧？呵呵）放大率=出瞳直径/入瞳直径=tgw(入射的)/tgw(出射的)
放大多少倍，那么相应的发散角压缩多少，这里说的发散角就是w(出射的)
注：（）里的表示脚标
在ZEMAX中可以模拟出来的~

作者: lymex 时间: 2005-8-27 17:56
严格说，没有平行光。光并非理想，并非都能从几何光学的角度来描述。
具体说，光是光波，波是会发散的，有衍射效果的。
结论是，理想状态下，光的发散角与光的波长成正比，与出光口径成反比。因此，为了减少发散角，必须降低光的波长，同时增大出光口径。
曾经有人计算过如何把一束激光照射到邻近的星球上，结论是必须用gama射线激光，而且口径非常大才可以。
计算公式很简单，下面的是近似值，不过只差一个系数，很接近与1：
目标光斑直径 = 光波长 * 传播距离 / 出光口径
可见，在光波长确定的情况下，为了减少发散，唯一的方法就是提高出光口径，就是扩束。
重复一遍，光不是理想的，以上公式就是理想值，现实中不可能做成比这更好的了。

作者: ydjkzbh 时间: 2005-8-27 23:30
“具体说，光是光波，波是会发散的，有衍射效果的。目标光斑直径 = 光波长 * 传播距离 / 出光口径”

波会发散，是不是可以理解为光束在空中传播时，会不断的发散呢？这个发散是不是指发散角会不断变大呢？如果不是，那从哪里体现的衍射效果呢？如果是，光束是不是最终会变成一个大喇叭呢？根据上面的公式，发散角在光束离开出光口就不再变化。可以把光波的衍射效果说的更详细点吗？

作者: lymex 时间: 2005-8-28 15:35
波会发散，但发散角是固定的不会变化了，除非在传播的过程中碰到别的介质。也就是说，光是光线，不是曲线。
光的衍射，是说在出光孔径内不同位置的波在远处的叠加效果，理想情况下最后会生成一个艾里斑和一些暗的同心圆，而不是一个聚焦的光点。该艾里斑的直径就是最小可能的发散。详细的还要是参考一下光学的书籍。

作者: ydjkzbh 时间: 2005-8-28 21:24
"光是光线，不是曲线。"

说得很对啊,你说的衍射是在光束内部的微观干涉．各不同光矢量单元相交时对光强的影响．但他不能影响各矢量的传播方向和能量．也不能改变光束的包络．当然也无法影响光束的发善角了．这种衍射，在激光束内部大量存在．由于经过各相干点的光矢量连续分布，光束内给相干点也连续分布，所一，通光直径内能量分布仍然连续分布．

作者: laser-guru 时间: 2005-8-28 23:38
高斯光束經過透鏡變換, 在近場他的發散角會變化,經過一段距離達到我們所說的遠場,發散角就不變了. 高斯光束的束腰直徑與遠場發散角的乘積保持不變, 這就是光學不變量. 這對多模激光束也適用. 當然在實際的光學系統中, 由于象差的存在, 每經過一次變換, 這個乘積就會增加一些. 另外樓上大多數人所說都正確. 其實幾何光學與物理光學並不矛盾, 有時要結合兩者來分析一個問題. 比如說用幾何光學來算發散角而用物理光學來算光斑大小

作者: lingkongchoushe 时间: 2005-8-29 19:29
15楼的说得很有见地,

发散角就是无穷远处光斑大小与距离比值的极限结果,也可以说是双曲线的渐进线.你最后提到"用幾何光學來算發散角而用物理光學來算光斑大小"可能会导致一个与你前面所说矛盾的结果"高斯光束的束腰直徑與遠場發散角的乘積保持不變, 這就是光學不變量",当然我们会考虑合理的计算误差,透镜的不理想等等因素,不知你有什么看法?请教?

作者: Jimmy_tang 时间: 2005-8-29 23:04
看激光原理吧，里面都有的……

作者: marchon 时间: 2005-9-1 00:52
变小了，根据衍射极限公式角度×光束直径＝1。22×波长，扩束以后直径变大，角度必然变小。

作者: laser-guru 时间: 2005-9-1 18:53
很有意思的讨论, 原作者怎么不出来了? 我想他的问题的本意是问一个光束经准直后再聚焦, 发散角是变大还是变小?从应用的角度来回答这个问题的话,答案应该是变大, 这只是逻辑而不是计算结果. 为什么呢? 因为将光束扩束再聚焦的目的是要获得小的光斑, 而根据光学不变量原理, 最后的发散角当然是变大了.

一个高斯光束每经过一次透镜变换的新束腰和发散角都是可以精确计算出来的.详细计算公式(包括多模激光在内)请见LINGKONGCHOUSHE最近发起的讨论篇.

作者: lingkongchoushe 时间: 2005-9-1 19:08
laser-guru老师,nice to meeting you! 为方便大家学习讨论，尤其是 laser-guru老师在上面的经典发言，补充一下，敝人该贴主题为＂怪事？我错在那了＂．希望大家踊跃参与讨论．

作者: laser-guru 时间: 2005-9-1 19:38
LINGKONGCHOUSHE 您好, 在这个论坛上大家是互相学习, 所以不必称我为师. 刚才那一贴对发散角的猜测其实也没太多根据, 因为只有原作者知道他要干什么, 所以我好奇为何他不上来了.

一旦知道光束的变换过程, 要确定最终的结果就不会难了.

作者: lingkongchoushe 时间: 2005-9-1 19:49
ok，laser-guru，以后就省去老师两字了，但从心里面我是佩服你的．
我给你发了邮件，一个简单的问题，期待你的回答．

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