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 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
    • 1522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
    6019
    光币
    24248
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） 5YQq*$|'+  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 7H=^~J  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 /P8`)?f~y  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 R[/]iK+!&  
    :q+D`s  
    摘要 OG C|elSM  
     5ZPe=SQ{  
    u{/!BCKE  
    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。 S[_Hc$7U  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 JuD$CHg;#  
    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。     HVz,liq  
    T 5jZd@VT,  
    1. 建模任务 HxgH*IMs  
     ~5f|L(ODX  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ | gou#zi  
    P!Mz5QZ+  
     B3Yj  
    2. 方法 CL U[')H0  
     ua'dm6",:  
    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： gkN|3^  
    x!<?/I)X  
     >;ucwLi  
    ?D^l&`S  
    g@ ZZcBx  
    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。 nvyyV\w  
    1Xv- e8M  
    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。 I2b\[d  
     abvA*|  
    9bDxml1  
    TAbC-T.EV  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 n,Z B-"dW  
    x7s75  
    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。 r}gp{Pf7e  
    ON$^_l/c  
    1) 评估最大模式阶数 n-cz xq%n  
    #Moju  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： b ~Qd9 Nf  
    ">? y\#O A  
    #\&jM -.-  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 )eFq0+6*)  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 "ct_EPr`  
    k($N_XlE  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 /}]Irj4m  
     LZ@4,Uj  
    @nJ#kd[  
    4YVxRZ1[3  
    (> v1)*r  
    2）设置多模高斯光源 e/?>6'6 5  
    #eqy!QdePf  
     =9oN#4mWK  
    V m1U00lM{  
    &k5 Z|d|  
    3) 设置优化函数 j}=$2|}8{  
    Q6cF <L`bW  
    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)。 hr8v O"tZN  
    FS%Xq-c  
    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。 nnU &R  
     Um k9  
    CapWn~*g  
    lW,rzJ1  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 RhG9Xw9  
    eeuTf  
    -P09u82  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） ]F@XGJN  
    Og`6>?>97  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 Y9TaU]7]  
    T(<C8  
    a. 打开参数优化 +_8*;k@F'  
    m CFScT  
    -*sDa6L  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 uvK1gJrA)  
    :N~1fvx  
    图2
    F*F U[ 5  
    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： ?~e 8:/@  
    {XMF26C#  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） \c&%F=1+*  
    -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。 a;Q6S  
     2 $^n@<uZ@  
    .`84Y  
    图3
    ;Cdrjx  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 (u81p  
    VRYj&s'@  
    图4
    ZZf-c5 g  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 #h@/~xr  
    G"bItdb  
    图5  _2VL%  
    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： V:rq}F}  
    vdloh ,  
    图6
    ( w(GJ/g  
    4.总结 a%"My;8  
    c|[:vin  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 he0KzwBF  
    8[SiIuIV  
    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。 }g:y!p k  
    7hq*+e  
    QQ：2987619807     0^4uZeW?  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表