首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> 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 2023-05-22 08:22

真实多模激光的建模

56)!&MF  
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。 &za }TH m  
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`0G.#  
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。
R$awo/'^  
vcFR Td  
1. 建模任务 x eFx!$3  
CK[8y&  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? ycBgr,Ynu<  
^y@ W\  
G[ U5R?/  
2. 方法 >T]9.`xhK  
q~}oU5  
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: JH\:9B+:L  
5@xR`g-  
p/ (Z2N"  
B2kZ_4rB  
:2KHiT5  
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。 W+a/>U  
uZL]mwkj]  
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。 aM $2lR])J  
)IcSdS0@M  
_$R=F/88  
!-`L1D_hy  
3. 在VirtualLab中的过程操作 :O413#8  
r{.pXf  
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。 ]6M<c[H>  
~+1mH  
1) 评估最大模式阶数 ^gcB+  
FXo.f<U  
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: {LjzkXs  
v'?Smd1v /  
sAc1t`  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 !(q@sw(  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 =u}~\ 'd  
t|'%0 W  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 C"kfxpCi  
.bY>++CAPA  
9@CRL=  
8a*&,W  
f5F-h0HF`[  
2)设置多模高斯光源 >rlUV"8jY;  
<B>qE a_I  
;@S'8  
m4~ |z  
oF$#7#0`;8  
3) 设置优化函数 lwfS$7^P  
0&)6mO  
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 H<!q@E ;  
Vj4 h#NN$  
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。 [5' HlHK  
445JOP  
(<_kq;XtN0  
U;iCH  
b. 导入实际测量的远场光强分布 m lc8q s  
ASov/<D_q  
@8{8|P  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) 5|0/$ SWd*  
_O}U4aGMTC  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 <gi~:%T  
<D:q4t  
a. 打开参数优化 .n+ ;&5  
j5R0e}/r  
B.4e4%BBS  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 6 8n ;#-X  
evZP*N~G  
图2
(PH7nW7  
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:  .?CaU  
;;i419  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) esZhX)dS  
-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。 Z] r9lC  
g&$5!ifgi  
o=94H7@  
图3
h{o,*QL  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 6 Q7MAP M  
PW%ith1)<  
图4
ORKJy )*"  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 0LC]%x+"  
q1YNp`]0i8  
图5 Ff0V6j)ji  
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: D1deh=  
Fv,c8f  
图6
 :Kyr}-  
4.总结 p cUccQ  
#p;<X|Hc}8  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 (W"0c?i|]  
)40YA\V  
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。 NE`;=26c  
t:lDFv4s  
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