切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • Zemax光学设计从入门到精通 《杂散光抑制与评估技术》 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) 光学设计与光学元件
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 现代光学设计及应用(Zemax) CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命(第2季)
    发帖 回复
    返回列表
    • 1783阅读
    • 0回复

    [分享]真实多模激光的建模 [复制链接]

    		 上一主题 下一主题
    离线infotek
    科学家
     
    发帖
    7150
    光币
    29891
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） TJYup%q  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 X`/GiYTu  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 pm2-F]  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 dh9Qo4-{  
    }I}/e v  
    摘要 ar&j1""  
     W4OL{p-\/  
    3(2WO^zX {  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 /Pbytu);ds  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 + 6noQYe  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     W D/\f$4  
    ]izrr  
    1. 建模任务 }Z="}Dg|T  
     (M0"I1g|w  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ >m$jJlAv8  
    wDQ@$T^vh  
    ?g{--'L  
    2. 方法 L/J1;  
     34*73WxK  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： } Z/[ "  
    UC e{V]T  
     MZ2/ks  
    r5RUgt  
    -1_WE/Ps  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 [ Xa,|  
    o*k.je1  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 2Kkm-#p7  
     -gQtw% `x  
    TS_5R>R3  
    k!Ym<RD%N  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 Cy frnU8g  
    cyMvjzzRN  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 |D% O`[k+  
    .B+Bl/  
    1) 评估最大模式阶数 %K`th&331  
    }s7@0#j@a  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： XnwVK  
    7"_m?c8  
    x/pX?k  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 *M?[Gro/  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 u Gmv`R_  
    m >Rdsn~l  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 ]x1;uE?1J  
     AqA.,;G  
    NR>&1aRbyb  
    Iq0[Kd0.j  
    ptc.JB6  
    2）设置多模高斯光源 _4f=\  
    @*16agGg  
     Zt"#'1  
    <e?1&56  
    Ia[4P8Z  
    3) 设置优化函数 2/iBk'd  
    1!%T<!A.  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 @+6cKP  
    u?F^gIw  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 eP|_  
     E5$Fhc   
    %p(X*mVX  
    */APe #  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 uv&4 A,h  
    SIZ&0V  
    w)XnMyD(P  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） _ea|E  8  
    !C;$5(k  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 c Cx_tGR"  
    Pil_zQ4  
    a. 打开参数优化 ?$Dc>  
    TFNB %|  
    7Y%Si5  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 z41v5rB4  
    2M>`W5  
    图2
    +MtxS l  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： dC/@OV)0#  
    OJ1MV7&  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 6zp]SPY  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 arc{:u.K  
     m@y<wk(  
    Lng@'Yr  
    图3
    a0jzt!ci  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化  K,o&gY  
    Fr_6pEH]}  
    图4
    =`k', V_  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 #0f6X,3  
    d}2(G2z^  
    图5 (j-_iOQ]i+  
    f. 通过显示光路图>显示优化结果（Show LPD>Show Optimized Results），优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run)，得到优化好的结果： )!lx'>0>  
    6 u1|pX8  
    图6
    GP(ze-Yp  
    4.总结 Yy{(XBJ~%t  
    [ <j4w  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 fCbd]X  
    n}dLfg *  
    从一个真实光源测量的远场强度分布，可以计算其模式权重：通过一个参数优化（Parametric Optimization）结合衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function Detector）（Snippet 028）来实现。 Db*&'32W  
    6@VgLa,  
    e0M'\'J  
    QQ：2987619807     y q!{\@-  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表