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作者:Daniel Asoubar(LightTrans) xh`4s 相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 dlJc~| 需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 (29BS(|! 许可证:CC-BY-SA 3.0 Sxzt|{ >o,l/#z 摘要 M>_
U9g DICS6VG} Zv&<r+<g 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。 ki=]#]rg 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。 KzWqHq 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。 cl1>S 3 'D &[Y)f^ 1. 建模任务 .6HHUy K$kI%eGZA 如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? PDNbhUAV s)9d\{ YE;Tpji 2. 方法 >#[,OU} N -a\[`JHi 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: %k i^XB86 26B+qXEt
!5* HyGu3 _Y _v& 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。 hA:RVeS{ ly( LMr 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。 Zt/4|&w 4D=^24f`0 WlW7b.2. ,
G9{: 3. 在VirtualLab中的过程操作 C7Ny-rj}IA R?5v//[ 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。 RcpKv;= iB hmp!|Q[) 1) 评估最大模式阶数 x.kIzI5 %Fp1c K 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: wrm
ReT? 4RL0@)0F T0v{qQ nmax=x方向上光强极大值的数量-1 @ebSM#F? mmax=y方向上光强极大值的数量-1 KvY1bMU! }UX0 eI4 此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 /vNHb_- 8Os: SC@Q Gy6PS{yY6t 6Ij'z9nJw Ng|c13A= 2)设置多模高斯光源 J. $U_k Xv2Q8-}w
+<rWYF(ii/ \V%l.P4>e 'n/L1Fn 3) 设置优化函数 m5
l,Lxj .1YiNmW= 在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 %4^NX@1jV 9CPr/q9' a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 RfQ*`^D ;!pSYcT, Btyp=wfN[ (-%1z_@Y b. 导入实际测量的远场光强分布 Dks"(0g }e]tn) t{Wu5<F: 4) 进行参数优化(Parametric Optimization)
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:CGh$d] + VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 j]'ybpMT" '7JM/AcC#K a. 打开参数优化 A@ZsL 'cPE7uNT 9}$'q$0R] 图1 b. 选择优化变量,即四个模式 :wY(</H wo5fGQJ 图2 e)f!2'LL c. 目标值(转换效率和信噪比)(conversion efficiency和SNR)应该用以下方式指定: bBY7^k ub9,Wd"^ -转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值)
&Y jUoe -信噪比(SNR)<测量信噪比(SNRMeasurement)(下限)。在这里测量信噪比(SNRMeasurement)是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 %
8P8h%%Z l?O%yf`s SYA0Hiw7P 图3 R 6
-RH7. d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 a[ yyEgm2 u[6aSqwC| 图4 _g%,/y 9y e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 v~:'t\n >)bn #5 图5 ,'%*z f. 通过显示光路图>显示优化结果(Show LPD>Show Optimized Results),优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run),得到优化好的结果: #'8'5b pcNpr`
图6 0aa&13!5 4.总结 TEQs9-Uy N)
'|l0x0 VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 q$kx/6=k
:X 9_~ 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。 @*=eqO ,SH^L|I QQ:2987619807 \[<8AV"E-'
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