首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> FRED,VirtualLab -> 真实多模激光的建模 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2020-12-22 09:45

真实多模激光的建模

作者:Daniel Asoubar(LightTrans) 01U *_\  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 C=fsJ=a5;  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 06 QU  
许可证:CC-BY-SA 3.0 *)limqe3"$  
B\Xh 3l]+j  
摘要 >(hSW~i~  
exfm q  
 t?gJNOV  
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。 Lj}>Xy(7<  
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。 (2UW_l  
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。
"mP&8y 9F  
i.3cj1  
1. 建模任务 J.#(gFBBl\  
UQ/qBbn  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? 6gXIt9B.h$  
FY$fV"s  
6yY.!HRkr  
2. 方法 m23+kj)+VY  
|+>uA[6#  
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示: {@?G 9UypA  
2@vJ  
*c{wtl@  
m9Ax\lf  
mw_ E&v  
上述数学式中 为拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式的(n,m)阶, αnm为权重因子。这里n=0,1…,nmax以及m=0,1,…mmax。 *n8%F9F  
:M06 ;:e  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 sONBQ9  
OA[&Za#w  
Z1M>-[j)  
!=3Rg-'d1  
3. 在VirtualLab中的过程操作 L'l F/qe^  
cB#nsu>  
在这一部分中,我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 qz9tr  
 ?>af'o:  
1) 评估最大模式阶数 x[QZ@rGIW  
s2FngAM;f  
对于厄米(Hermite)高斯TEM𝑛m模式,最大阶数nmax,mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定: +iy7e6P  
6xoq;=o  
h35Hu_c&  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 VU|;:  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 4[TR0bM%  
QYQtMb,  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 K%MW6y  
6k"P&AD  
. V$ps-t  
w1r$='*I  
w5*Z!  
2)设置多模高斯光源 6-B 9na  
z>;$im   
m#f{]+6U  
`2 `fiKm  
T$KF< =  
3) 设置优化函数 Q/ZkW  
e*C6uz9N  
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)。 GMW,*if8p  
S_v(S^x6  
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。 B6] <G-  
/4$4h;_8  
fj>C@p  
I;7nb4]AmF  
b. 导入实际测量的远场光强分布 at6149B\)  
-kpswP  
iWE)<h  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) -h#mn2U~3r  
#?[.JD51l  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 |>2FRPK  
<?h%k"5  
a. 打开参数优化 LZ U$  
AW,OH SXh6  
8i}< k$S  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 J:j<"uPm  
j>Ag\@2ME  
图2
w,1Ii}d9  
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: 9bJQT'<R  
VR5fqf|*  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) !}KqB8;  
-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。 ] asBd"  
pV(lhDNoQ  
Z5(enTy-  
图3
wmU0E/{9]  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 {g6Qv-  
fP HLXg5s  
图4
fNu'((J-  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 v4Ga0]VN$8  
b;GD/UI  
图5 Pw0Ci  
f. 通过显示光路图>显示优化结果(Show LPD>Show Optimized Results),优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run),得到优化好的结果: =~KsS }`1,  
-e u]:4  
图6
J#2!ZQE 3  
4.总结 w}R~C   
5 BtX63  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 oslJC$cy'  
SP]IUdE\  
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。 a4i:|   
!T,AdNa8  
>q~l21dUi  
QQ:2987619807
w$Ot{i|$(  
查看本帖完整版本: [-- 真实多模激光的建模 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计