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 2021-09-16 09:12

真实多模激光的建模

作者:Daniel Asoubar(LightTrans) gE-tjoJ  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 , };& tR  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 KA5v+~  
许可证:CC-BY-SA 3.0 XoK:N$\}t  
*YI98  
摘要 XE RUo  
I]|Pq  
/*~EO{o  
1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模,如二极管激光器或受激准分子激光器。 Brw@g8w-X  
2). 因此,首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 &/Z /Y ]  
3). 基于远场强度的测量,通过参数优化(Parameter Optimization)来计算光源的最优模式的混合。
H.P_]3f  
a9e>iU  
1. 建模任务 t mn tp  
3=#<X-);  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? |o"?gB}Dh  
q~Hn -5H4Q  
xh-o}8*n"  
2. 方法 ,O5NLg-  
W_293["lS  
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示: + /G2fhE  
.N;=\C*  
4(n-_BS  
3ZuZ/=  
5PCqYN(:B  
上述数学式中 为拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式的(n,m)阶, αnm为权重因子。这里n=0,1…,nmax以及m=0,1,…mmax。 e)IzQ7Zex  
t|?ez4/{z  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 d7^}tM  
u~N?N W Q  
3m[vXr?  
krxo"WgD  
3. 在VirtualLab中的过程操作 sfH_5 #w  
W.jGGt\<\  
在这一部分中,我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 wVXS%4|v  
&A/]pi-\  
1) 评估最大模式阶数 /V8 #[9K  
Oxnp0 s  
对于厄米(Hermite)高斯TEM𝑛m模式,最大阶数nmax,mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定: "V7K SO  
k8yEdi`  
OF>mF~  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 CZe ]kXNv  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 ;]puq  
J( TkXNm  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 wo}H'Q}Hj  
hW' )Sp  
h f)?1z4  
yF:1( 4  
T~?Ff|qFC  
2)设置多模高斯光源 P{`C^W$J^  
]]![EHi(\  
[^n.Pns  
;>hO+Wo  
ldcqe$7,  
3) 设置优化函数 G>_*djUf  
urc| D0n  
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 kP_6T09  
NX.6px17  
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。 f)rq%N &  
5pG}Yk_(x  
5ta `%R_  
pad*oPH,  
b. 导入实际测量的远场光强分布 M^Yh|%M  
;;Y! ^^g  
A  'be8  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) "Y.tht H  
2|y"!JqE1  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 I|!OY`ko  
/N+dQe  
a. 打开参数优化 P5V}#;v  
o[4}h:> dq  
j;Gtu  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 ztY}5A2`  
!,uE]gwLw  
图2
~_)^X  
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: *R,5h2;  
+E+p"7  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) 2s8a $3  
-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。 h4}84}5d  
'BxX0  
3%|&I:tI  
图3
aK~8B_5k8  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 uZYF(Yu  
S?LQu  
图4
}&D WaO]J7  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 iVr JQ  
rXq.DvQ  
图5 O\tb R=  
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: ~P qM]^  
(E 3b\lST  
图6
\l0[rcEf  
4.总结 V &T~zh1  
'oVx#w^mf  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 W i.& e  
Lb-OsKU  
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。 Oo~; L,  
Uc>lGo1j  
QQ:2987619807
*>}@7}f  
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