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 《杂散光抑制与评估技术》 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) 光学设计与光学元件
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 现代光学设计及应用(Zemax) CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命(第2季)
    发帖 回复
    返回列表
    • 2191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
    7121
    光币
    29746
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） \c68n  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 <N5rv3 s  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 ;[cai MA-  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 1C'P)f28  
    3q CHh  
    摘要 V{FE[v_  
     |>@ -grs  
    d|3o/@k  
    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。 k)i"tpw  
    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。 7g-$oO  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     N Z)b:~a  
    dQ`:8S K  
    1. 建模任务 mb~./.5F  
     4$F:NW,v:)  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ +]_nbWL(%  
    >"bnpYSe  
    ($:y\,5(9I  
    2. 方法 -^R b7 g-  
     +Tp%5+E  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： 0&Qsk!-B  
    :Dt\:`(r'  
     }<.7xz|V  
    []r T? -  
    CvP`2S\  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 m'SmN{(t  
    QS5H >5M)  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 \.kTe<.:_  
     )X~#n  
    -$OD}5ku#  
    >"O1`xdG  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 @7 )Z  
    &q"'_4  
    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。 n'ehB%"  
    [qW<D/@  
    1) 评估最大模式阶数 (GnVwJ<v9V  
    ckAsGF_B~!  
    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： 4uX,uEa  
    'HJ/2-=  
    G{/;AK  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 yS+ (<  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 6#fOCr;f7  
    D>ojW|@}  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 Z6NJ)XQy6F  
     J &{qppN  
    7TnM4@*f  
    m';#R9\Fz  
    sE-x"c  
    2）设置多模高斯光源 32s5-.{c/f  
    {ip=iiW2  
     //~POm  
    " \`BPN  
    g&q]@m  
    3) 设置优化函数 fVG$8tB  
    -g9^0V`G  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 ss/h[4h4h  
    l_bL,-|E8  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 N?\bBt@  
     vlAO z  
    hx*HY%\P  
    O >nK ,.  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 lj4%(rB=  
    *Yj~]E0`1  
    1]_?$)$T  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） /3OC7!~;fM  
    yI3Q|731)  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 Fq vQk  
    eVZa6la"  
    a. 打开参数优化 gW'P`Oxw  
    <9ePi9D(  
    J 5Wz4`'  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 d&NCFx  
    c"sj)-_  
    图2
    r hiS  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： .=>\Qq%  
    j|&{e91,?  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） l#X=]xQf  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 BPwI8\V  
     XC*uz  
    NS7@8 #C  
    图3
    >]:N?[Y_~}  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 h9w@oRp`~  
    BO?mQu~  
    图4
    nu;} S!J  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 [B}1z  
    ;%BhhmR)[  
    图5 bc `UA  
    f. 通过显示光路图>显示优化结果（Show LPD>Show Optimized Results），优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run)，得到优化好的结果： K?5B>dv@A  
    ;[;)P tFz\  
    图6
    H(X+.R,Thp  
    4.总结 u^}7Vs .  
    -@YVe:$%b  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 //#xK D  
    8|w5QvCU?3  
    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。 Gojl0?  
    ^t\kLU  
    QQ：2987619807     )9; (>cdl  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表