切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 京东年货节:红包,购物券大派送! 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
    • 439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
    5479
    光币
    21559
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-05-22
    EO"=\C,  
    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。 @_(nd57oSs  
    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。 ?'T"?b<  
    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。     KZi+j#7O  
    v  F]  
    1. 建模任务 5#P: "U  
     -5o?#%  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ +$'e4EwqV  
    ^sJ1 ^LT  
    E8+8{ #f;  
    2. 方法 Q-:Ah:/  
     X3 <SP  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： uAChu]  
    ZjE~W>pkQ  
     NuHL5C?To  
    o:h)~[n|  
    /95FDk>  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 So0`c,D  
    pVdhj^n  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 fQ^h{n  
     Ua}g  
    ?exALv'B  
    * .oi3m  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 Lqg7D\7j  
    x/pC%25  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 VOD1xWrb  
    7l[t9ON  
    1) 评估最大模式阶数 AX/=}G  
    ]eY Qio!  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： jc3ExOH  
    hg(KNvl  
    g]:..W7  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 "X\q%%P=?  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 bDxPgb7N=  
    \ro~-n+o  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 cKaL K#~  
     T]5U_AI@  
    ,q{lYX83S  
    xKRfl1  
    V*0Y_T{_  
    2）设置多模高斯光源 e&r+w!  
    =iA"; x  
     <!$j9)~x  
    \mqhugy  
    6,sRavs  
    3) 设置优化函数 Q&\ZC?y4  
    89 _&X[X  
    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)。 ?14X8Mb8W_  
    EuhF$L1  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 Nj! R9N  
     5|{  t+u  
    / n C$?w  
    oY| (M_;  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 1"87EP   
    P#M<CG9  
    ,i1fv "  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） c~Q`{2%+  
    >EPaZp6  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 Cf8R2(-4  
    LGdf_M-f  
    a. 打开参数优化 hfVzzVX:  
    CJ37:w{%*Y  
    ,58kjTM  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 *R1d4|/G  
    y0W`E/1t  
    图2
    /0'fcjOaQ  
    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： 5cv, >{~5  
    ~XN]?5GQf  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） "'LOaf$X  
    -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。 [bQ8A(u  
     0:nt#n~_  
    `qQQQ.K7)z  
    图3
    2g`uC}  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 `pn-fk  
    '8iv?D5M  
    图4
    LQuYCfj|  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 l-JKcsM  
    V3. vE,  
    图5 G!fE'B  
    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： oD|+X/F K  
    m''iE  
    图6
    *8(t y%5F0  
    4.总结 X]f#w  
    \p_8YC  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 `^@g2c+d  
    A*?/F:E  
    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。 &vGEz*F  
     KH CdO  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表