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 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
    • 1313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
    5545
    光币
    21885
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） s@$AYZm_  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 oC [g  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 ezn>3?S  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 7XNfH@  
    X'c5s~9  
    摘要 { at; U@o  
     II91Ia  
    jnTl%aQYc  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 89paR[  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 {x8`gP\H  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     MPt7 /  
    (GQy"IuFh  
    1. 建模任务 z+b~#f3  
     /dfZ>k8  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ Y'-Lt5SCS  
    L!5f*  
    g_=Q=y@,  
    2. 方法 lwU&jo*@  
     V/Q6v YX  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： 073(xAkL{  
    ^tah4QmUA  
     3 *G=U  
    -K j CPc  
    ^Z*_@A_v  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 B$bsh.  
    v% 1#y5  
    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。 ]HRZ9oP  
     ; H3kb +  
    '/j`j>'!^  
    :* 'i\  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 C?O{l%0  
    SBEJ@&iB~  
    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。 [ACYd/  
    DbcKKgPn(9  
    1) 评估最大模式阶数 +|.#<]GA  
    T.pPQH__  
    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： )6(mf2&  
    t3M/ThIE  
    Dihk8qJ/6  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 C?B7xK  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 y|p:^41Ro  
    V><P`  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 ~ e"^-x  
     DGU$3w  
    DxYu   
    ;'h7 j*6  
    (p. 5J  
    2）设置多模高斯光源 ~7ArH9k .  
    .,c8cq?  
     ?*T`a oB  
    4uz\Me(  
    "-hgeQX  
    3) 设置优化函数 pS%Az)3RZ  
    }LM_VZj  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 &L/ C:<.  
    3{%/1>+x5  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 PY^Yx$t9  
     PC9:nee  
    w qsPGkJJ7  
    B8 2A:t)  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 I[&!\Me[+w  
    g~cWBr%>  
    ht1 jrCe  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） 9@h>_1RJz  
    6G( k{S  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 v9<p@GY"\  
    )QX9T  
    a. 打开参数优化 Ad"::&&Wk  
    3Mdg&~85  
    ^=tyf&"  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 GxvVh71zP  
    , vky  
    图2
    wHAh6lm  
    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： >V]> h&`  
    vj#gY2qZ  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 5X  
    -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。 .D7\Hao  
     /O8'8sL5  
    7Fq|Zc`P  
    图3
    *kDXx&7B$  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 D.HAp+lx  
    Edjh*  
    图4
    <cl$?].RE!  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 t$}+oCnkv  
    72PDqK#  
    图5 \O^= Z{3y  
    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： H(0d(c1s  
    J +9D/VT  
    图6
    |5O%@  
    4.总结 2bCa|HTv  
    lRO4- y  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 x.d9mjLN8m  
    ncWASw`  
    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。  fBQZ=zh  
    i4->XvC  
    QQ：2987619807     V-jo2+Y5=  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表