[討論]聚焦光斑直徑 高斯vs艾里斑 [復(fù)制鏈接]

假設(shè)一直徑為d、波長為lambda的準(zhǔn)直光束（可設(shè)為高斯型，理想情況下光束質(zhì)量M=1），入射到一個(gè)焦距為 f 的傍軸薄透鏡上（光斑遠(yuǎn)小于透鏡的通光孔徑），在透鏡的焦平面聚焦，發(fā)現(xiàn)兩種不同方法算出來的聚焦光斑直徑結(jié)果差別非常大： #iAw/a0&  
1、考慮艾里斑：2*1.22*lambda*f/d; x2Dg92  
2、4/pi * lambda*f/d A*TO0L  
請問應(yīng)該用哪個(gè)公式才正確呢？

從網(wǎng)上的資料來看，感覺做激光加工或OCT成像的多用第2個(gè)公式；但一般成像的活用zemax設(shè)計(jì)的更多考慮第1個(gè)公式。兩種方法都有在實(shí)踐應(yīng)用。。。

對于激光一般使用第二個(gè)公式，這個(gè)在激光原理相關(guān)書籍中都有，表征高斯光束的聚焦。但第二個(gè)公式的一個(gè)前提是透鏡孔徑足夠大時(shí)，否則，需要考慮衍射效應(yīng)。而第一個(gè)公式就是基于衍射極限得出的公式。 CkEbSa<)hK  

oneguard:對于激光一般使用第二個(gè)公式，這個(gè)在激光原理相關(guān)書籍中都有，表征高斯光束的聚焦。但第二個(gè)公式的一個(gè)前提是透鏡孔徑足夠大時(shí)，否則，需要考慮衍射效應(yīng)。而第一個(gè)公式就是基于衍射極限得出的公式。 P=PVOt@ b  
 (2023-03-22 16:12)  82A[[^`  

#S
*cFnd  
一般激光光束較窄，不考慮衍射就用第二個(gè)。而對于照明成像等大光源，擴(kuò)展光源面積大，可能就用第一個(gè)。這是我的理解，也是剛學(xué)，不一定對，還請大佬批評(píng)指正。

我之前是根據(jù)thorlabs網(wǎng)站上提供的某掃描透鏡的入射光斑大小、焦距、波長等數(shù)據(jù)用式子2算出來后（直徑約15um），發(fā)現(xiàn)結(jié)果與他們網(wǎng)頁上提供的數(shù)據(jù)相差很大才問的他們。一開始下載他們的黑盒子文件也得不到他們網(wǎng)頁上的數(shù)據(jù)，后來按著他們說的看86.5%的能量那里才得到網(wǎng)頁上的結(jié)果（直徑約22um, 比按艾里斑來算的結(jié)果28 um 稍稍小一點(diǎn)）。他們的入射光是平常的入射孔徑（entrance pupil）的設(shè)定，只是選了Gaussian，其他還是光線追跡做的計(jì)算。 " UxKG+   
IPEJ7n49  
在他們的用光線追跡的黑盒子文檔里，由于有像差的存在，在較大入射角的時(shí)候點(diǎn)列圖是逐漸超過艾里斑的范圍的。那對實(shí)際情況的估算能否以這樣一種方式進(jìn)行： 04P!l  
1）對于點(diǎn)列圖里的光斑小于艾里斑（28um）的情況，以公式2的結(jié)果 15um為準(zhǔn)； !Ng~;2GoA  
2）對于點(diǎn)列圖例由于像差引起光斑大于或等于艾里斑的情況，以點(diǎn)列圖的光斑計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)？

新手學(xué)習(xí)中呢？ Q~S3d  

看看，思考思考

oneguard:一般激光光束較窄，不考慮衍射就用第二個(gè)。而對于照明成像等大光源，擴(kuò)展光源面積大，可能就用第一個(gè)。這是我的理解，也是剛學(xué)，不一定對，還請大佬批評(píng)指正。 (2023-03-22 16:14)  U#{^29ik=o  

r"uOf;m  
這個(gè)解釋靠譜

標(biāo)記一下，需要再來學(xué)習(xí)

第一個(gè)公式是用于計(jì)算理想高斯光束的，實(shí)際照明成像時(shí)，并非理想情況，是不適用的。