レーザ波長と対物レンズとピンホールの関係について

質問

10月ぐらいからビームの研究を始めることになった者です。
始めるまではHe-Neの赤レーザ一本しか使うこともなかったのですが、この度数種類の波長のものを扱うことになりました。

これまでと同じように対物レンズ→ピンホール→コリメータレンズと普通に考えていたのですが、
私がセッティングしようとすると先生から波長とピンホールのマッチングは取れているのかと聞かれました。
この後、私なりにガウシアンビームやらレンズで集光したときのビームウエストやらを調べてはみましたが、
入射ビーム径と対物レンズ、ピンホールのマッチングというものが良く分かりません。

これらの関係、最適な組み合わせ等に詳しい方がいらっしゃいましたら、ご助言よろしくお願いいたします。

回答No.1

walkingdic · ベストアンサー

>私なりにガウシアンビームやらレンズで集光したときのビームウエストやらを調べてはみましたが、
とお書きになっているのであれば、ビームウェストが波長の関数となっていることもわかるし、入射時のビーム径がビームウェストに関係しているのもわかるはずです。

ビームウェストとピンホールの関係がわからないということであれば、それはピンホールを配置する目的が理解できていないということになります。基本的にピンホールは空間フィルターとして機能させて、光学素子や空気中のゴミによるビームの品質低下を防止するのが目的です。
対物レンズはここでは、フーリエ変換レンズとして機能していることになります。

ですから、本来のビームはその大半がピンホールを通過するけど、それ以外の望ましくない方向をもった光をピンホールで遮断することで、ビームがきれいな波面となるようにしなければなりません。
ピンホールが小さすぎるとロスが大きく無駄が出来ますし、大きすぎると空間フィルターとしての機能が不十分になります。

通常はビームウェスト径の２倍程度のピンホールを選定します。

お礼

ありがとうございました。
2倍程度ということは、厳密にホール径をいくつにするといったものではなく、大体の径でよいということですね。
これで検討してみます。