切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • ZEMAX光学系统设计实战 Zemax光学设计从基础到实践 成像衍射光学元件设计及应用 现代光学与光子学技术
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 1124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
    5280
    光币
    20640
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） 7]blrN]  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 /H8g(  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 5*Y^\N  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 v^#~98g]  
    ti I.W  
    摘要 !HnXXVW  
     B"!l2  
    R)QC)U  
    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。 .P[ _<8  
    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。 S/9DtXQ  
    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。     n[G&ksQI  
    Uk^B"y_  
    1. 建模任务 @GdbTd  
     ?d{Na= O\  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ !bN*\c  
    _*1`@  
    nlW +.a[  
    2. 方法 v^d]~ !h  
     hRUhX[  
    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： 45,1-? -!  
    X]wRwG  
     *Zt#U#  
    TU:7Df  
    8B\2Zfe  
    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。 de p=&  
    X voo=  
    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。 /5Oa,NS7  
     u>kN1kQ8  
    G!>z;5KuS  
    gm igsXQ  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 e=B|==E10M  
    8~J(](QA  
    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。 j g8fU  
    VGpWg rmHk  
    1) 评估最大模式阶数 ABD)}n=%c  
    uRZZxZ  
    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： $a ]_w.@  
    +l9!Fl{MK\  
    amOnqH-(  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 4KIRHnaj  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 SYCEQ5 -  
    AiEd!u.  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 gMWjk7  
     ^c^#dpn  
    BJM.iXU)[  
    =g9*UzA"O  
    g# Sl %Y  
    2）设置多模高斯光源 i rU 6D  
    q7_ m&-0)  
     a yCY~=i  
    WST8SEzJ  
    lI*o@wQg  
    3) 设置优化函数 5,_u/5Y4  
    1.D,W1s  
    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)。 pWK(z[D  
    3I)VHMC  
    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。 rH_\ d?b  
     \;qW 3~  
    &cxRD  
    gW>uR3Ca4  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 Fl kcU `j  
    tzZ`2pSh  
    :S<f?* }:  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） /fZe WU0W  
    0ZZZoP o  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 %?}33yV  
    Nl^;A> <u  
    a. 打开参数优化 M+U9R@  
    yeXx',]a  
    QZ6D7t Uc8  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 ok!L.ac  
    [DJ|`^eKD  
    图2
    `|{-+m  
    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： QEz? w}b*  
    }4 )H   
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） DJ'zz&K  
    -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。 JmxH"7hTE  
     }&cu/o4  
    yE:+Lo`>  
    图3
    =/s>Q l  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 a1C{(f)  
    X:HacYqtC  
    图4
    sDPs G5q<  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 w,#>G07D  
    63\/ * NNB  
    图5 hs^zTZ_  
    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： vdAr|4^qB  
    z@!`:'ak  
    图6
    J!c)s!`w  
    4.总结 4Jp:x"w  
    X{5vXT\/y  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 Bt@^+vH ~  
    01wX`"I  
    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。 cG[l!Z  
    Of*Pw[vD  
    C 3^JAP  
    QQ：2987619807     \UPjf]&  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表