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
    • 1397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
    5734
    光币
    22822
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） ~#pQWa5  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 QS\H[?M$  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 .\".}4qQ  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 =0 mf  
    qwoF4_VN  
    摘要 s<h]2W  
     JPR o<jt=  
    R %aed>zo  
    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。 $!H;,Jxv  
    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。 f#FAi3  
    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。     W; P8=q  
    NI,i)OSEN  
    1. 建模任务 w|lA%H7`J  
     *S%~0=  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ ~M _ @_  
    !?#B*JGFS  
    @FO= 0_;y  
    2. 方法 ga%gu9  
     I!Z=3 $,  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： qT5q3A(8  
    {(Jbgsxm  
     1Tm,#o  
    9kZ[Z ,=>  
    NGIt~"e7R4  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 ;&RBg+Pr  
    Ymt.>8L  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 }M7{~ov#s  
     3)cH\gsg9  
    (JenTL`%u  
    @ LPs.e  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 m~c6b{F3Z-  
    "{>BP$Jz  
    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。 f=:ycd!  
    ||yx?q6\h  
    1) 评估最大模式阶数 ?V&# nA  
    g6aIS^mU  
    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： 7n}$|h5D  
    uC$!|I  
    Lp31Y . 4  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 q#D-}R_RN  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 |2AMj0V~  
    DL<b)# h#  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 ]"q9~  
     1z IX $A  
    IE]? WW5  
    KJ (|skO  
    Y.yiUf/Q  
    2）设置多模高斯光源 }IJE%  
    yrvV<}  
     *3@ =XY7  
    r_>]yp  
    7up~8e$_  
    3) 设置优化函数 )>"|<h.2]  
    12]rfd   
    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)。 pgUp1goAU  
    :Eb=jWA  
    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。 H^ds<I<)  
     nz2`YyR  
    1L;3e@G  
    #M ;j*IBl*  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 >p*7)  
    0q6xXNAX  
    {q!GTO  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） zu_bno!  
    ~~r7TPq  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 kY?w] lS)t  
    3-Bz5sj9  
    a. 打开参数优化 ]621Z1  
    7?@ -|{  
    n:"0mWnL$y  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 ls({{34NF  
    MX 7 Y1  
    图2
    l6T^e@*  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： FFtB#  
    6w `.'5  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 7TtDI=f  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 ]y9u5H^  
     `T,^os#6  
    oL U!x  
    图3
    }vxRjO,  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 z!G?T(SpA  
    Z~AgZM R  
    图4
    Z'~/=a)7  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 Cy\ o{6  
    uOAd$;h@_Z  
    图5 $Sgq7  
    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： fl8eNi E|  
    %bp'`B=  
    图6
    zDf96eK  
    4.总结 C1==a FD  
    f"-3'kqo  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 m1D,#=C,_  
    ThY\K>@]  
    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。 )YVs=0j  
    Q k2*=BVh  
    QQ：2987619807     d(YAH@  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表