共聚焦扫描系统中如何得到特定大小的不弥散光斑

Tree

各位前辈好，本人在做一个简单小项目，用单一波长的LED灯，聚焦出一个光斑用于激发荧光物质发出荧光，并进行移动扫描。这个光斑要求是具有一定尺寸，而且要清晰，均匀不弥散。下面是我的实现过程，然后有几个问题请教大家，非常感谢！1、系统模型：如图，右边的LED光源套在一个圆柱形套筒的一端，套筒另一端有一个光阑开孔，入射光线出来后经过中间的二向色镜反射，经下面的聚光镜聚焦形成光斑。因此，我的zemax系统选项设置“孔径类型”为“光阑尺寸浮动”，视场选择“近轴像高”，波长为0.365um。


2、镜头数据编辑器和3D布局图如下图：


3、我的问题：
（1）系统孔径和视场设置是否正确？LED灯发光面积为4mm，发散角为6°，在系统中我用平行光代替了（2）优化方法不确定，我并不是要尺寸尽可能小的光斑，但zemax优化后好像都是RMS或GEO半径变小，这个是不是代表我的实际光斑尺寸也变小了？
（3）我的优化思路是减少球差，调整透镜参数，或用双胶合凹凸透镜代替平凸透镜，得到半径约为1mm的清晰圆形光斑，这个思路对吗？

有生之年

从我做过的一个准直镜来看，4mm的发光面用3镜片系统调不出来准直效果，可以调出清晰矩形面，我建议你确认一下是否需重新确认光源参数。
光斑大小的话用多重结构调整焦面外某处的光斑大小也是一种选择，也不影响参考结构的光斑优化

Misszy

我和你项目的区别在于光源，设计视场为光源尺寸大小，系统孔径设置为发散角，如果你的光斑很大，确实误差不会很严重，你光斑要求又不高，一个玻璃镜片应该可以实现，蓝色激发荧光粉，单波长，最多一个非球面就可以实现了 ，不需要胶合件

huangaiwang

你这第一步就错了，有发散角的LED怎么可能用平行光代替，既然告知了发散角，孔径设置为物方数值孔径sin6°，你这就一个透镜完全不必要去自己设计，可以算下F数去找标准件

Tree

Misszy 发表于 2022-3-7 09:44
我和你项目的区别在于光源，设计视场为光源尺寸大小，系统孔径设置为发散角，如果你的光斑很大，确实误差不 ...

你好，我按照你的思路修改了，系统孔径为物方空间NA=0.0523即发散角6°，视场为物高4mm，但是出来的光线是这样，边缘光线超出其它透镜的口径范围了。而且好像跟实际LED光源不一样，不同物高出来的发散光线角度不是一样的么，怎么这个图中的发射光线都是穿过同一个中心

Tree

huangaiwang 发表于 2022-3-8 16:35
你这第一步就错了，有发散角的LED怎么可能用平行光代替，既然告知了发散角，孔径设置为物方数值孔径sin6° ...

谢谢楼主提示，请问如何查看像面成像的光斑大小呀？点列斑图大小、艾里斑大小、像面半口径、实际光斑大小这个我有点困惑，点列斑图所表示的像差大小并不等于光斑成像大小是吗

huangaiwang

点列图主要表征几何像差对光斑的影响，艾丽斑表征衍射极限，点列图光斑大说明像差影响大，艾丽斑=1.22lamda*Fno，是系统决定的，两者是从几何光学和物理光学两个角度来描述光斑的，要看实际光斑可以用操作数POPD，23和24号看

Tree

huangaiwang 发表于 2022-3-13 20:29
点列图主要表征几何像差对光斑的影响，艾丽斑表征衍射极限，点列图光斑大说明像差影响大，艾丽斑=1.22lamda ...

好的，博主可以帮忙看看我楼上的另一条回复吗？（或者博主是否方便留个邮箱联系方式？谢谢啦）