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
    • 1399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） sW8dPw O  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 P{^6v=8)  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 lqpp)Cq  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 j b!i$/%w  
    El"Q'(:/U  
    摘要 '@P^0+B!(.  
     #C@FYO f*  
    K\c#ig   
    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。 iO; 7t@]-  
    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。 "U"Z 3 *  
    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。     uWE^hz"  
    Dv`c<+q(#  
    1. 建模任务 x ]ot 2  
     "kqPmeI  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ <p"iY}x[H  
    @7n"yp*"  
    II x#2r  
    2. 方法 Uf+%W;}  
     NQ2E  
    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： H} g{Cr"Ex  
    )w%!{hn  
     7Hu3>4<  
    3sZ\0P}   
    |P}y,pNQ  
    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。 k"w"hg&e  
    3=ymm^  
    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。 Owk|@6!  
     jW@Uo=I[  
    0:d_Yv,D  
    65^9  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 H$4:lH&(  
    Yg1  X  
    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。 '2^Q1{ :\  
    #Mw8^FST  
    1) 评估最大模式阶数 2jhxQL  
    cYt!n5w~W  
    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： 1&Zj  
    ]z9=}=If  
    cExS7~*  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 Th%Sjgsn  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 \)|hogI|f  
    |$b}L7_  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 s->^=dy  
     }vM("v|M  
    J/*`7Pd  
    IO-Ow!  
    4r}8lpF_(  
    2）设置多模高斯光源 | %Vh`HT  
    ea')$gR  
     d/DB nZN  
    <UQbt N-B\  
    [hj6N*4y  
    3) 设置优化函数 @sC`!Rmy'-  
    n7-6- #  
    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)。 E~oOKQ5W  
    ]?[fsdAQW  
    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。 X}\:_/  
     d-dEQKI?;  
    0:Ol7  
    "LTad`]<Ro  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 &KRX[2  
    Y/zj[>  
    j8lb~0JD  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） #O dJ"1A|  
    6V01F8&w  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 SI-Ops~e  
    R/z=p_6p7`  
    a. 打开参数优化 j  e P  
    !d0kV,F:  
    ;MdlwQ$`  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 hx]?&zT@  
    Z>5b;8  
    图2
    E09 :E  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： fmDCPkj  
    }S<2A7)el  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 7E~;xn;  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 @t_=Yl2;  
     HCC#j9UN6  
    VS8Rx.?  
    图3
    Z@PmM4F@S  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 }Ud*TOo`  
    L0WN\|D  
    图4
    'AS|ZRr/  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 Zba2d,8/  
    *YuF0Yt  
    图5 ZX./P0  
    f. 通过显示光路图>显示优化结果（Show LPD>Show Optimized Results），优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run)，得到优化好的结果： 338k?nHxv  
    7\Y0z  
    图6
    zue~ce73J  
    4.总结 %aVq+kC h  
    i6Emhji  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 \n|EM@=eE  
    5uj?#)N  
    从一个真实光源测量的远场强度分布，可以计算其模式权重：通过一个参数优化（Parametric Optimization）结合衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function Detector）（Snippet 028）来实现。 H ]Z$OpI  
    ou{2@"  
    QQ：2987619807     l?n\i]'  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表