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) 2[M:WZ.1  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 L<8y5B~W  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 8% 1hfj  
许可证:CC-BY-SA 3.0 )\VUAD%~e7  
WJz   
摘要 {_[l,tdZ  
Sk;IAp#X9  
>%[(C*Cks  
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。 G =< KAJ  
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。 3<JZt.|  
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。
1uXtBk6  
&nz1[,  
1. 建模任务 N.-Ryj&9  
te:"1:e  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? -'q=oTZ  
iNQk{n  
*^.b}K%  
2. 方法 &I!2gf  
`fc*/D  
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: *ZaK+ B  
N(1jm F  
}JlQQ  
eyAg\uuih  
u:,B"!  
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。 y/i"o-}}~|  
" *Ni/p$I  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 W8":lpp  
jH:*x$@ =  
#4c uNX5m%  
Y_)04dmr@[  
3. 在VirtualLab中的过程操作 ~Kb(`Px@  
slQKkx \Dn  
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。 n.A  
9d2$F9]:o  
1) 评估最大模式阶数 9MXauTKI  
M6X f}>  
对于厄米(Hermite)高斯TEM𝑛m模式,最大阶数nmax,mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定: Rwy:.)7B$q  
Nxt/R%(  
R jAeN#,?  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 >eRbasshEI  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 41C=O@9m  
CyXcA;H,.  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 Gu_s:cgB9F  
7rr5$,Mv  
uox;PDK  
 "= UP&=  
pxY5S}@  
2)设置多模高斯光源 -#Wc@\;  
;hZ(20  
=8J\;h  
[R Ch7FE23  
nwkhGQ  
3) 设置优化函数 ]mqB&{g  
U 9 k}y  
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 E=x\f "Z  
C]):+F<7  
a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 H[G EAQO  
'Klz`)F  
|w>DZG!}1-  
x208^=F\\  
b. 导入实际测量的远场光强分布 hB^"GYZ  
9B%"7MVn  
4Fz^[L}[  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) i2!{.*.  
iL\\JuY  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 Ugs<WVp$  
vu#:D1/BB  
a. 打开参数优化 ims *|~{sr  
uC}YKT>V7  
HR V/ A  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 #IXQ;2%E  
<T&$1m{  
图2
y1AS^'  
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: SB F3\  
4u&l@BUr  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) nh8h?&q|  
-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。 r8> q*0~s  
3NJH"amk  
L NE]#8ue  
图3
|Y99s)2&N  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 9\n}!{@i  
ilHj%h*z  
图4
Uex b>|  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 cN :;ir  
Fd 91Y  
图5 $i2gOz  
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: p75w^  
zZ wD)p?_g  
图6
5 QT9  
4.总结 k+i=0 P0mf  
MdKZH\z/  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 un/R7 "  
+GGj*sD  
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。 ht-6_]+ME  
XNl!(2x'pb  
Kfr?sX  
QQ:2987619807
kP6r=HH@  
查看本帖完整版本: [-- 真实多模激光的建模 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计