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
    • 520阅读
    • 0回复

    [技术]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: 2023-05-22
    H| IsjCc  
    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。 XWk/S $-d  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 &\K,kS[.r  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     p5>TL!4M  
    Cl i k  
    1. 建模任务 nL@P {,J  
     b- %7@j  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ k&@JF@_TI  
    H=7dp%b"  
    `7+?1 z  
    2. 方法 H`B%6S /  
     '$l*FWOEal  
    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 jW RU#  
    V?5QpBK I  
     (w4#?_  
    5+giT5K*h  
    T%- F,i  
    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。 Xs*~ [k'  
    Vs\ )w>JF  
    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。 Po93&qE  
     *Cj]j-  
    Y"G$^3% (]  
    A~O 'l&KB  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 >TwOL  
    K)@]vw/\  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 kax9RH vku  
    Oj~k1+*  
    1) 评估最大模式阶数 R+rHa#M_  
    X!nI{PE  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： d ID] {  
    :IbrV@gN{@  
    |M0 XLCNd_  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 CK'Cf{S  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 li,kW`j+t  
    I\`:(V  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 (|h<{ -L  
     v>7tJ[s  
    ?jz{fU  
    >-EoE;s  
    g 9>p?XY  
    2）设置多模高斯光源 ;MNEe% TJ  
    9S.R%2xw`  
     uh`~K6&*\w  
    1QjrL@$>15  
    (#\3XBG  
    3) 设置优化函数 ]wdudvS@6r  
    plb'EP>e  
    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)。 JI@~FD&  
    75I* &Wl  
    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。 =]U[   
     +- c#UO>  
    KDg!Y(m{  
    |'Ve75 W6u  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 E5-8tHV   
    ^ chlAQz(  
    *l_1T4]S  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） F2 >o"j2  
    T*|?]k 8@*  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 )u3<lpoTy  
    '00DUUa  
    a. 打开参数优化 .Uha%~%  
    &{ntx~Eq  
    >(:KEA  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 U>ob)-tl  
    /0Zwgxt4?7  
    图2
    4>$>XL1  
    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： M /Bn^A8@  
    cf@:rHB}  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） q+|Dm<Ug  
    -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。 :%!=Ej.J  
     vE6/B"b  
    &..'7  
    图3
    %0fj~s;  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 /`:5#O  
    F RS@-P  
    图4
    k<8:  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 #HM0s~^w&  
    mZMLDs:  
    图5 qhLe[[>  
    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： -%%2Pz0I  
    )5'S=av9  
    图6
    +!.=M8[  
    4.总结 > YN<~z-  
    y4 P mL  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 ,B!u*  
    QP[w{T  
    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。 lZ/Yp~2S  
     VGq2ITg9eE  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表