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 光学系统设计：理论、仿真与系统检测 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 光学设计与光学元件 CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 1473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
    在线infotek
    科学家
     
    发帖
    6429
    光币
    26290
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） {g%F 3-  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 nsRZy0@$t  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 ac-R q.GQY  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 ]~!jf  
    nbVlP  
    摘要 ]%RX\~Q.4  
     0gs0[@  
    ?-y!FD}m&  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 /n9yv  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 /qYo*S_cG  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     1Rrl59}5  
    }3"FQ/6C  
    1. 建模任务 u;[*Z  
     OJkiTs{  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ ranLHm.nB  
    Guc~] B  
    rM sd)  
    2. 方法 5iG+O4n%  
     xS4B"/  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： Jj~c&LxrO  
    +, SUJ|  
     :|GC~JElo5  
    @dy<=bh~  
    zjzW;bo( d  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 `qNhB\  
    (#dwIBBFt  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 ^^ Q'AE  
     #~ :j< =o  
    tP?pN]Q$,  
    `*A!vO8  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 DP(JsZ}  
    %[x oA)0!  
    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。 lHV&8fny  
    h\jV@g$  
    1) 评估最大模式阶数 RS$!TTeQ  
    ] Q 'Ed  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： *K{-J*   
    iK#5nY].  
    q,ry3Nr4n  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 36NENzK  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 rQ^X3J*`  
    Hcp)Q76X  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 "Y9PS_u(~  
     0>  
    x >u \  
    k *a?Ey$  
    %Fh*$gzh*5  
    2）设置多模高斯光源 #B;~i6h]  
    h)W?8XdM  
     $R\D[`y|  
    ;"*\R5 a  
    7X Z5CX&  
    3) 设置优化函数 ,qx;kJJ  
    0@FZQ$-  
    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)。 v<*ga7'S  
    l5> H\  
    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。 dG6 G  
     xq?9w$  
    IfGmA.O  
    h  0EpW5  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 uxGY/Zf  
    5 A/[x $q  
    G_fP%ovh  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） U"1z"PcV  
    Z!@<[Vo6  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 J>I.|@W4  
    R]0p L   
    a. 打开参数优化 i.eu$~F  
    -~nU&$ccL  
    C*;g!~{  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 Ueq*R(9>  
    px@:t}  
    图2
    $ekB+ t:cj  
    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： ZT UaF4k j  
    PT9,R^2T!  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） uR|?5DK  
    -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。 r<Il;?S6  
     ! xU1[,9  
    th@a./h"  
    图3
    Kq`C5  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 ~0mO<0~  
    yPgDb[V+  
    图4
    uF xrv  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 j,q8n`@  
    bCM&Fe0GM  
    图5 kC =e>v  
    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： B{\cV-X$0  
    K~j&Q{yws@  
    图6
    9uV'# sR  
    4.总结 EhEUkZE3 )  
    R)>/P{ A-P  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 &kR+7  
    |N9::),<  
    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。 B8+J0jdg6%  
    vqq7IV)|  
    0mJvoz\j8  
    QQ：2987619807     5r=xhOe`  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表