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
    • 1627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
    6902
    光币
    28660
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） OR@ 67Y  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 oXG_6E!^  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 _BewaI;w  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 S\:^#Yi`  
    <,~OcJG(   
    摘要 d7V/#34  
     KtQs uL%  
    ^OY$ W  
    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。 :4{ `c.S  
    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。 >e Gg 1  
    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。     [edF'7La  
    )O[8 D  
    1. 建模任务 e)e(f"t6Q  
     ~-'2jb*8  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ iV{_?f1jo  
    t utk*|S  
    r8m}B#W7  
    2. 方法 Kki(A 4;7F  
     1n`[D&?q  
    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： o26Y }W  
    H(^Eh v>  
     @)b'3~ D  
    6(E4l5 %  
    }_lG2#Ll5  
    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。 p\[!=ZXFr\  
    x]7:MG$  
    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。 ,buX|  
     )?jFz'<r  
    .B`$hxl*0c  
    &E`Nu (e  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 Y][12{I{  
    =i)%AnZ^9  
    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。 ^(;x-d3  
    $oW= N   
    1) 评估最大模式阶数 /gu VA  
    UuIjtqW  
    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： #4AU&UM+i  
    6/;YS[jX  
    6[t<g=  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 NCk-[I?R  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 7@{%S~TN  
    v6)QLp  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 ' #K@%P  
     "W5MZ  
    VESvCei  
    = o(}=T>:"  
    @* hv|zjs  
    2）设置多模高斯光源 QbdXt%gZe  
    ;W{z"L;nX  
     X0j\nXk  
    ( %7V  
    xI<l1@  
    3) 设置优化函数 ewcFzlA@  
    0j$=KA  
    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)。 :Ou~?q%X  
    l i<9nMZ<  
    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。 tM5(&cQ!d  
     XB'rh F8rl  
    Cx;it/8+  
    Xf;!w:u  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 "*zDb|v  
    +/&rO,Ql  
    ;*5z&1O  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） u4lM>(3Y}  
    ` ,T .  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 \WE/#To  
    ZvuY] =^3  
    a. 打开参数优化 moM'RO,M  
    ]Z[3 \~?  
    dtuCA"D  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 %#% YU|4R  
    >XZ2w_  
    图2
    -}@C9Ja[?  
    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： &# fPJc  
    qo9&e~Y<G  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 1N),k5I  
    -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。 oxFd@WV5  
     K;/f?3q  
    .NdsKhg b  
    图3
    CMC p7- v  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 CV |Ae [  
    -)J*(7F(6^  
    图4
    Gad&3M0r  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 ~RLjL"  
    KUW )F  
    图5 f$ /C.E  
    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： $I`,nN  
    xD7Y"%Pbx  
    图6
    {(-TWh7V  
    4.总结 uYTyR;a  
    G]l/L\{  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 je\]j-0$u  
    s,J\nbj0h  
    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。 lN.&46 e  
    f:q2JgX  
    !h&h;m/c  
    QQ：2987619807     1|*%  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表