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
    • 1190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
    5279
    光币
    20639
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） \9GJa"xA`  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 )cd5iE:FO  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 vuE 1(CR  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 !E+.(  
    ZdjmZx%%  
    摘要 ic_q<Y}  
      "0( _  
    CHPu$eu  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 OcWzo#q4[  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 vUU)zZB ~  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     i`}nv,  
    <+wbnnK  
    1. 建模任务 g~i%*u,Y<  
     -U"h3Ye^  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ sAG#M\A6  
    /) Pf ]  
    DiLZ5^`]  
    2. 方法 :t36]NM  
     bm+ #OI  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： 3+j!{tJ z2  
    lS.&>{  
     C;C= g1I}  
    L&WhX3$u  
    ~RRp5x _  
    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。 ^-yEb\\i  
    vl{G;[6  
    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。 [Pnk@jIk4  
     ph;ds+b  
    ~x:B@Ow  
    >8*J ;(:W  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 t69C48}15  
    tTzPT<  
    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。 nF8|*}w  
    $Z!$E,@c  
    1) 评估最大模式阶数 z,"fr%*,N  
    "5+x6/9b  
    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： ;E"TOC  
    8N8N)#A[  
    Aw38T w  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 'k?%39  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 %SHjJCS3  
     t dl Y  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 Y 0f"}A1  
     \ nIz5J}3  
    =sR]/XSK  
    \sUk71L` j  
    Zr&~gXmVS  
    2）设置多模高斯光源 Z`?Z1SBt  
    C1/<t)^  
     h;^H*Y&`  
    ugZ-*e7  
    'pJ46"D@m  
    3) 设置优化函数 y?t2@f]!XK  
    7lo`)3mB  
    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)。 $6(,/}==0  
    /G zA89N(  
    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。 IsaL+elq|  
      KKfC^g  
    1kiS."77x  
    #hA]r.  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 V! sT2  
    | JmEI9n2  
    R::0.*FF  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） \Bg;^6U  
    -|?I'~[#(  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 Kc6p||<  
    'w'P rM,:  
    a. 打开参数优化 Q: H`TSR]  
    y?ps+ce93  
    F~NmLm  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 }`O_  
    (BB&ZUdyv  
    图2
    ^!={=No]  
    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： B1EI'<S  
    |C\%H R  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） ST#OO!  
    -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。 $_j\b4]%  
     ,[64$=R8  
    &8l"Dl  
    图3
    mSw$? >  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 sHk,#EsKH  
    ICJp-  
    图4
    =F(fum;zH  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 rmX'Ym9#  
    6;LM1 _  
    图5 D{Zjo)&tF'  
    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： =~)J:x\F  
    (<= &#e?  
    图6
    x*8lz\w  
    4.总结 l!U_7)s/  
    2wHvHH!  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 @Axwj   
    Im NTk  
    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。 8Z=d+}Gg<  
    UDJ{ iZ  
    QQ：2987619807     j%2l%Mx(  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表