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 Zemax光学设计从基础到实践 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) ZEMAX光学系统设计实战
    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
    • 1260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
    5786
    光币
    23082
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） >>}4b2U  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 3<:(Eda}  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 Eg&oAY.U  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 p$r=jF&  
    q'r(#,B<3  
    摘要 )HPt(Ck  
     ^HpUbZpat)  
    9d7`R'  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 t?& a?6:J  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 ,Jqi J?,4C  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     yht|0mZV  
    Q a(>$.h  
    1. 建模任务 {.vU;  
     u=epnz:<  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ !JZ)6mtlr  
    _ ^5w f  
    N7/eF9  
    2. 方法 l/|bU9o /u  
     1Yj^N" =  
    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： |3tq.JU  
    {(o$? =  
     x8L$T (^  
    =u M2l  
    OMaG*fb=  
    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。 DEmU},<S  
    LEnm6  
    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。 pDW4DF:`(  
     ,MH9e!  
    6pyLb3[e  
    njO5 YYOu  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 AQCU\E  
    >Q159qZ  
    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。 :nk$?5ib  
    lJe=z  
    1) 评估最大模式阶数 9NX/OctFa'  
    h/T^+U?-<  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： @qC](5|TQ  
    y _Mte  
    xW`,@a }  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 4g^nhJP$  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 5u(B]_r.  
    ^cQTRO|  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 u$A*Vsmr  
     1y/_D$~ZO  
    B?;!j)FUtt  
    s@Q, wa(  
    ;QVX'?  
    2）设置多模高斯光源 Gag=GHG  
    .i^aYbB$X  
     U _QCe+  
    %hEhZW{:  
    JqX+vRY;dd  
    3) 设置优化函数 =!@5!  
    !F@9xG  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 (]wd8M  
    a@>P?N~LA9  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 *U[Nn5#?  
     P5vxQR_*lc  
    jHP6d =  
    zOV.cI6fZz  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 0vu$dxb[  
    3%"r%:fQB/  
    }]i re2j8  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） FZUN*5`  
    @wzzI 7}C  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 _{d0Nm  
    y.pwj~s  
    a. 打开参数优化 Iuh1tcc  
    ]VarO'  
    rKK{*%n  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 .Xq4QR .  
    H)eecH$K  
    图2
    =TTk5(m  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： 38I.1p9  
    /FP;Hsw%  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） Qxw?D4/Y  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 Q Pel n)  
     3hN.`G-E  
    XOk0_[  
    图3
    )#NT*@j`  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 }ZP;kM$g  
    C`p)S`d  
    图4
    '+@q  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 v2vPf b  
    ?1+JBl~/d  
    图5 &zGf`Zi6*%  
    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： Rh=,]Y  
    ;w\7p a  
    图6
    M/O4JZEqh  
    4.总结 fj/sN HU  
    R F)Qsa  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 1;e"3x"  
    fV 6$YCf  
    从一个真实光源测量的远场强度分布，可以计算其模式权重：通过一个参数优化（Parametric Optimization）结合衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function Detector）（Snippet 028）来实现。 s8/sH];  
    f{} zqCK  
    {iz,iv/U  
    QQ：2987619807     u]D>O$_ s  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表