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
    • 1793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
    7172
    光币
    30001
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） 8 %Sb+w07  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 1(gfdx9|b  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 l\Ftr_Dk  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 ]n v( aM?d  
    Fvl`2W94;  
    摘要 'ZHdV,dd  
     ST',4 Oph5  
    ] |Zb\{  
    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。 F]=B'ZI  
    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。 i@$*Csj\9*  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     \U@3`  
    %u!XzdG  
    1. 建模任务 r/r:oXK  
     0!#; j{JQ  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ &7[[h+Lb  
    4<v;1   
    \V%_hl  
    2. 方法 8tc*.H{^+  
     (xT*LF+  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： 4ke^*g K<  
    :)c80`-E  
     ^%[F8\}XPJ  
    [xaisXvI4  
    ([k7hUP  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 284zmZZ  
    j}WByaZ&  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 (JZ".En#X  
     JLm @Ag  
    'gTmH[be  
    %$mjJw<|&  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 %xlpB75N4N  
    v Xcy#  
    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。 AU{:;%.g  
    Yp5L+~J[  
    1) 评估最大模式阶数 Wmz`&nsn[  
    AK/:I>M  
    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： SkP[|g'56  
    ME+em1ZH  
    '044Vm;/  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 #Z9L_gDp  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 2$0)?ZC?=  
    Zf:]Gq1  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 A,XfD}+:Z  
     7 .+al)hl  
    iuAq.$oi{  
    l)|lTOjb  
    [)|+F wJ  
    2）设置多模高斯光源 |C-y}iQ:6~  
    I:;+n^N?  
     <r\I"z$  
    \< 65??P  
    'mV:@].le  
    3) 设置优化函数 6 =>G#  
    ]VjLKFb~U  
    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)。 A 7Y_HIo  
    dWpk='  
    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。 pXW`+<g0  
     !Q)3-u  
    jnBC;I[:  
    rc{o?U'^-  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 \E hr@g  
    _s>^?x}  
    u,9q<&,  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） a%J /0'(d  
    nCaLdj?  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 kL;t8{n  
     W"qL-KW  
    a. 打开参数优化 8/q*o>[?  
    U[fSQ`&D  
    VS`Z_Xn  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 wn84?$BGd  
    GOr}/y;  
    图2
    K&S@F!#g  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： rPTfpeqN)  
    l l:jsm  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） t9D S]Li  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 F#1kZ@nq  
     4ftj>O  
    V9{B}5KC  
    图3
    X;]3$\F  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 yJJ8 "s~i  
    JtmQzr0>  
    图4
    /(zB0TEd  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 e "_"vbk  
    P^4'|#~2T  
    图5 9::YR;NY  
    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： L>:FGNf^H  
    M?hFCt3Y  
    图6
    8S=c^_PJ  
    4.总结 rC rr"O#j  
    %zQ2:iT5@=  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 %kW3hQ<$  
    V8v,jS$l4  
    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。 :BDviUC7Z  
    va+m9R0  
    8;.` {'r  
    QQ：2987619807     !F,s"  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表