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
    • 1206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
    5302
    光币
    20742
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） nFX8:fZ$>  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 xo7H^!_   
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 `fY~Lv{4d_  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 0Evmq3,9  
    R l^ENrv!]  
    摘要 eaYQyMv@  
     @m1vB!  
    H2E!A2\m  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 |XLx6E2F  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 _dmgNbs  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     A^bg*t,  
    tm#T8iF  
    1. 建模任务 ]wER&/v"  
     1EyM,$On  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ u"?cmg<.1  
    |Y0BnyGK  
    aqoT  
    2. 方法 @&83/U?  
     VbKky1a@  
    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： t /EB y"N#  
    #'v7mEwt  
     H}dsd=yO  
    /V$ [M  
    FxTOc@<  
    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。 CJ {?9z@$.  
    hz>&E,<8q  
    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。 $s)G0/~W  
     R`:Y&)c_$  
    UqsVqi h(  
    :G9.}VrU  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 n/=&?#m}d  
    Me`jh8(K\6  
    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。 {h7*a=  
    *jCXH<?R  
    1) 评估最大模式阶数 <6Y o%xt  
    [`6|~E"F  
    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： U~s&}M\n  
    %)i?\(/  
    0^? 3hK  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 BYqDC<Fq  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 1Ty{k^%  
    hE/gul?|_  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 s~Ni\SF  
     oi::/W|A+  
    i(a2FKLy  
    T]Vh]|_s  
    : N>5{  
    2）设置多模高斯光源 +s V$s]U  
    V2^(qpM!  
     pV=X  
    vAy`8Q  
    #?@k=e\  
    3) 设置优化函数 zEl@jK,{$  
    QDzFl1\P  
    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)。 bO>Mvf  
     =SRp  
    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。 S"!nM]2L  
     ([qw#!;w;  
    B;SYO>.W  
    Ja4O*C<  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 '%. lY9D  
    zF>| 9JU  
    vnw83a%3  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） `jSxq66L p  
    CKNC"Y*X  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 :5L9tNr{_  
    VuN= JX  
    a. 打开参数优化 Be68 Fu0  
    Sl/[9- a)  
    5%rD7/7N  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 g7EJyA  
    +Tf,2?O  
    图2
    &y[Od{=  
    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： u%Bk"noCa  
    0V uG(O  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） HpiP"Sl  
    -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。 ? DWF7{1  
     c_s=>z  
    7H:1c=U  
    图3
    u}W R1u [  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 2ro4{^(_  
    c`yLn %Of%  
    图4
    :rnn`/L  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 ~c%H3e>Jcq  
    ArDkJ`DE  
    图5 @/@#,+  
    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： N?eWf +C  
    ^G.PdX$M  
    图6
    ow,I|A  
    4.总结 aze}ko NE  
    x6d+`4  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 2>80Qp!xO  
    R3`!Xj#&M  
    从一个真实光源测量的远场强度分布，可以计算其模式权重：通过一个参数优化（Parametric Optimization）结合衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function Detector）（Snippet 028）来实现。 ]x8 ^s  
    c |  
    QQ：2987619807     56;lB$)"  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表