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) d\v$%0  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 *!._Ais,\  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 OAmES;Ck$(  
许可证:CC-BY-SA 3.0 yTzY?  
%M|Z}2qv  
摘要 kqj;l\N  
l[tY,Y:4qO  
szf"|k!  
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。 .}IK}A/-  
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。 A ~qW.  
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。
&{X{36  
m-:8jA?  
1. 建模任务 +P>Gy`D9  
%1Vu=zCAW  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? yd7lcb [  
aK8bKlZe  
j lYD~)  
2. 方法 *ge].E  
UN cYu9[  
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: `,F&y{ A  
Dj-\))L  
1{SrHdD=  
<_##YSGh,  
!yoSMI-  
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。 Ha46U6_'h  
tebWj>+1c  
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。 !^c:'I>~  
Y|{r vBKjf  
YD/B')/ s  
'5|Q<5!o  
3. 在VirtualLab中的过程操作 ]_^"|RJ  
-X"5G  
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。 :BewH?Ku  
:FX'[7;p  
1) 评估最大模式阶数 k#1`  
}-REBrb-  
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: 3a'Rs{qxn  
Sqp;/&Ji  
Y9IJ   
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 ?z\q Mu  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 ikEWY_1Y  
]`#xR *a  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 uM6CG0  
m.\ >95!  
`c qH}2s#  
^l]]qdNr  
c,#~L7  
2)设置多模高斯光源 Nz(c"3T;  
e3yorQ][  
kPx]u\  
_aXP ;kFMi  
@{J!6YGh  
3) 设置优化函数 u+2 xrzf  
y1,?ZWTayr  
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)。 jRv;D#Hp  
LVR;&Z>j  
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。 LG/=+[\{E  
c]AKeq]  
dXA{+<!!  
1M%{Uqsd-  
b. 导入实际测量的远场光强分布 ZI2K-z'e  
/t$+Af,}  
W%Y.SP$Y  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) i# pjv'C  
X_-Hrp!h  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 jQ.>2-;H9  
Nt`F0 9S  
a. 打开参数优化 &.cGj @1!J  
38x[Ad4%  
JEK%yMj  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 N3XVT{ yo  
d vg;  
图2
p?Z+z  
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: ~.PPf/ Z8]  
vxbH^b  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) Pqr Ou  
-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。 -)y> c  
dU sJv  
u):%5F/  
图3
X <ba|(  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 HobGl0<y  
Q>SPV8s   
图4
*#prSS  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 Q8}TNJsU  
%9~kA5Qj  
图5  ?;ALF  
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: BRo R"#'  
75hFyh;u  
图6
nU?Xc(Xy  
4.总结 WV,?Ge  
8^P2GG'+-  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 ;*>QG6Fh  
_-|yCo  
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。 xVHQ[I%  
h|c:!VN@  
+s+PnZ%0V  
QQ:2987619807
np'M4^E;  
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