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
    • 1977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
    6922
    光币
    28760
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） l-Be5?|{_  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 1 |  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 Xh}S_/9}5  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 Nq9\2p  
    80zpRU"  
    摘要 6ao~f?JZ  
     Q,K$)bM  
    }?\^^v h7  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 e2e!"kEF  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 Zg$S% 1(Q  
    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。     b wM?DY  
    mC0_rN^Aj  
    1. 建模任务 2E8G 5?qe)  
     ^T:L6:  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ !&xci})7a  
    Ur]/kij  
    Eug RC  
    2. 方法 h!@7'Q  
     %x.du9  
    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： 0kSM$D_  
    (3Q$)0t  
     B0U(B\~Y  
    cZJ5L>ox  
    =A!r ZG  
    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。 ]#Cc7wa  
    Uks%Mo9on  
    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。 RIQ-mpg~(k  
     CT5s`v!s  
    /oW]? 9  
    iciKjXJ :  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 6DU~6c=)  
    \-pqqSy  
    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。 C6EGM/m8  
    J%-4ZB"  
    1) 评估最大模式阶数 99.F'Gz  
    %ufh  
    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： =&6sU{j*  
    ,f{w@Er  
    Unv'm5/L  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 Ui!l3_O  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 OLPY<ax  
    HdgNy\  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 k_{?{:X;y  
     Y/6>OD  
    7*j!ZUzp  
    WQ 2{`'z  
    N2k<W?wQ  
    2）设置多模高斯光源 &e6UEG  
    rf-yUH]&S  
     0 zK{)HZ  
    /!2`pv  
    O^3kPVr  
    3) 设置优化函数 ]iGeqwT  
    ~uH_y-  
    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)。 g0bYO!gC r  
    nj0sh"~+  
    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。 9Q^cE\j  
     Bcarx<P-p  
    'UUj(1 f  
    %s"& |32  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 P woiX#vz  
    !b7"K|  
    =qc+sMo  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） z4:<?K  
    ,5"(m?[m  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 GyWa=KW.u  
    =$Mf:F@  
    a. 打开参数优化 p09p/  
    9M;t4Um  
    :u./"[G  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 7]xDMu'^&f  
    \?>M?6D  
    图2
    C=V2Y_j  
    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： g&c ~grD  
    w^ut,`yW R  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） \OA{&G.  
    -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。 iW^J>aKy  
     E#!!tH`lgg  
    ^\AeX-q2v'  
    图3
    Z.Yq)\it  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 ?' .AeoE-  
    IO)#O<  
    图4
    !CWe1Dm  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 @2/|rq  
    nq]6S$3 6  
    图5 q:/df]Ntt  
    f. 通过显示光路图>显示优化结果（Show LPD>Show Optimized Results），优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run)，得到优化好的结果： Bj1%}B  
    8{!d'Pks  
    图6
    k_L`  
    4.总结 d(o=)!p  
    lP3|h*  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 X n$ZA-  
    bu|.Jw"  
    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。 \"oZ\_  
    ^sD M>OHp  
    QQ：2987619807     C)z4Cn9#  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表