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) b$O1I[o  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 *B ]5K{N  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 XI8rU)q  
许可证:CC-BY-SA 3.0 \ W.uV[\  
![}q9aeT  
摘要 %hO/2u  
tJgo% P1  
25m6/Y  
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。 T 7EkRcb  
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。 n |Is&fy  
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。
) HPe}(ypt  
!W?6,i-]  
1. 建模任务 KB6'sj  
cq-UVk"Gl  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? OEwKT7CX  
hnD=DLW $  
u U;]/  
2. 方法 f.X<Mo   
v$_YZm{!<  
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示: [fl x/E  
C_q@ixF{  
<~ 9a3c?  
*~H\#N|x  
WY3D.z-</  
上述数学式中 为拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式的(n,m)阶, αnm为权重因子。这里n=0,1…,nmax以及m=0,1,…mmax。 fAHf}j  
I%qZMoS1h  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 co-dq\P  
KM o]J1o  
H1^m>4ll9  
fO'"UI  
3. 在VirtualLab中的过程操作 V\4zK$]  
wr+r J  
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。 L%sskV(  
,Q>Rt V  
1) 评估最大模式阶数 u:[vqlU  
=FfxHo1k  
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: hCvK2Xu   
+* AdSzX  
Z#nPn>,q  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 I C?bqC+  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 {P[>B}'rW  
2$OI(7b=  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 _t'S<jTI  
5l]G1+  
g E#4 3  
g(`m#&P>G  
$22_>OsA  
2)设置多模高斯光源 @_ Q  
~0 5p+F)  
aUVJ\ ;V  
7F!(60xY  
%n7Y5|Uh  
3) 设置优化函数 F )|0U~  
S( nZ]QEG  
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 rr;p;  
+&j&es  
a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 ^S]-7>Yyr  
m.|__L  
m5w ZS>@  
6~#$bp^-  
b. 导入实际测量的远场光强分布 S, g/2k*  
RD1N@sHDKc  
N~/D| ?P~2  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) GI ~<clhf  
yi-S^  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 "B 9aJo  
p(J,fus  
a. 打开参数优化 Uw:gJ 9  
BEfp3|Stb  
V_.n G;  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 0w24lVR.  
Gs7#W:e7  
图2
Kq. MmR!gl  
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: XX])B%*  
|}YeQl  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) _ U%fD|t  
-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。 g*uo2-MN&e  
'c")]{  
@j vF[wi;  
图3
Wdp?<U  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 vI)-Zz[3  
\KpSYX1  
图4
NjL^FqA[  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 dDeImSeV  
|` +G7?)Y  
图5 Q8^fgI|  
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: TGe)%jZ  
e,0y+~  
图6
equTKM  
4.总结 Z\@m_ /g  
:^Ouv1!e1  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 68pB*(i  
7j <:hF~  
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。 Gx.iZOOH/  
H%AF,  
a/(IvOy#6  
QQ:2987619807
HS% P  
查看本帖完整版本: [-- 真实多模激光的建模 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2024 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计