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) RV{%@1Pu  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 tw<Oy^ i  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 T6\]*mlr  
许可证:CC-BY-SA 3.0 ge?or]T1S  
w0j'>4  
摘要 KFO K%vbM  
^{=UKf{  
%>9L}OAm  
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。 {.e+?V2>_  
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。 .5s58H cg,  
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。
e_3jyA@v  
:/5G Hfyj  
1. 建模任务 ]R}(CaT1  
}AB_i'C0  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? _ {#K  
%B#T"=Cx  
Vq-Kl[-|  
2. 方法 (G./P@/[  
3o>JJJ=]  
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: FCwE/ 2,  
k= 9+"4:  
acke q#  
Z}vDP^rf  
d(V4;8a0  
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。 QP50.P5g  
T _UJ?W  
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。 pT~3< ,  
B?^~1Ua9Zv  
{`M \}(E  
d*6/1vyjT  
3. 在VirtualLab中的过程操作 _e>N3fT  
e>c -b^{&  
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。 ~&ns?z>x  
0`WFuFi^o  
1) 评估最大模式阶数 l8+)Xk>   
rf]z5;  
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: wM7 Iu86  
y*sVimx  
E`qX|n  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 sk 8DW  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 WW6-oQs_#*  
c*zeO@AAn  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 ND.(N'/O  
|"%OI~^%  
x_<#28H!  
0iR?r+|  
3 i>NKS  
2)设置多模高斯光源 ,38M6yD  
v_U/0 0  
M,ybj5:6  
+IbV  
b5]<!~Fv:`  
3) 设置优化函数 <Dgf'Gr J  
ZQ`4'|"  
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)。 z(.,BB[  
#tsP  
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。 u0k'Jh]K  
wX6-WQR  
V"K.s2U^  
%WR"qd&HSh  
b. 导入实际测量的远场光强分布 qHyOaK Md  
]:2Ro:4Yv  
H<ovIMd  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) e2V;6N  
$gYGnh_,Q  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 Uj 4HVd  
_ Dz*%  
a. 打开参数优化 $39TP@?:Z)  
CXz9bhn<4  
Z<AZO ^  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 %q;y74  
WnOYU9 ;%  
图2
Y^d#8^cP  
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: u-jc8W`Zd  
_PC<Td>nm  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) l'2vo=IQ  
-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。 {hf_Xro&  
W;!V_-:  
aA>!p{/x  
图3
wKfq'W{  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 ! ,H6.IH;S  
HL$7Ou  
图4
~X<$ l+5  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 KdZ=g ZSH  
%$)Sz[=  
图5 +G!# /u1  
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: [GK## z'5  
"9hD4R  
图6
G i(  
4.总结 KC9VQeSc  
o,J8n;"l  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 ei1;@k/  
4~oRcO8!Y  
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。 kDQE*o  
%Y#W#G  
1_9Ka V  
QQ:2987619807
cR55,DR,#W  
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