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 双11活动：领红包、购物券啦！ 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
    • 1835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
    7278
    光币
    30531
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） 9!oNyqQ  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 Gd%E337d  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 Az>gaJ/_  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 WT>2eMK[  
    gEU|Bx/!=  
    摘要 >~k"C,6  
     QWV12t$v  
    m339Y2%=  
    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。 cp>1b8l6?  
    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。 Ox1#}7`0>  
    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。     Do5)ilt  
    ]J7.d$7T  
    1. 建模任务 (-U6woB6o  
     P>3 ;M'KsO  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ G\ht)7SGgf  
    Grw|8xN0t  
    ,P9q[  
    2. 方法 YCd[s[  
     rt[w yz8  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： qKg*/)sD(  
    qx~-(|s`H  
     ? @Y'_f  
    X]OVc<F  
    {"uLV{d  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 t\$P*_  
    d}t7bgk'j  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 i7/I8y  
     Bqd'2HQd  
    %`[Oz[V  
    '-7rHx  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 Gd8FXk,.!  
    >qBQfz:U>  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 sV)) Z2sq  
    M_wj>NXZ  
    1) 评估最大模式阶数 |99/?T-QW  
    N1 }#6YNw  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： l$~3_3+  
    %|:Gn)8  
    ShV#XnQ  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 U2u\Q1  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 ,MxTT!9Su  
    5HZt5="+  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 /uM;g9 m  
     ST#MCh-00  
    ? %9-5"U[  
    axSJ:j8  
    msyC."j0jU  
    2）设置多模高斯光源 Nj<}t/e  
    2+7r Lf`l  
     vjcG F'-  
    *,:>EcDr  
    wsnR$FhQ`  
    3) 设置优化函数 #JFTD[1  
    WPmH4L>T  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 zF9SZ#{a  
    f.%mp$~T  
    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。 6fozc2h@x%  
     -_bnGY%,  
    gkJL=,  
    ZH:-.2*cj  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 Li jisE  
    #E?TE  
    ?*36&Iq}  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） {{G`0i2KV  
    -K 7jigac  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 ! z^%$;p  
    IMKyFp]h-  
    a. 打开参数优化 PJq;OM|  
    FUVoKX! #  
    </UUvMf"  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 dr|>P*  
    cmLGMlFT  
    图2
    )U?Tmh  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： u3"0K['3  
    WIe7>wkC  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） yqaLqZ$  
    -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。 7,MDFO{n  
     iP7 Cku}l  
    #H'j;=]:  
    图3
    {t.5cX"[  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 D5o[z:V7"  
    P=.yXirm?  
    图4
    DChqcdx~~  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 1 ZL91'U  
    7$;#-l  
    图5 k<.$7Pl3U  
    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： [~3[Tu( C  
    /6=IL  
    图6
    B3+9G,or  
    4.总结 ',7LVT7  
    -B`Nkc  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 (i1 JDe  
    eb6Ux  
    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。 #%4XZ3j#j;  
    o!]muO*Rm  
    f9" M^i  
    QQ：2987619807     DFgQ1:6[  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表