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

v <Hb-~  
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。 /IR#A%U  
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。 G{RTH_p  
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。
V1utUGJV  
64U6C*w+  
1. 建模任务 ZL_[4 Y  
Z]vL%Gg*!  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? ZHkw6@|  
, 2`~ NPb  
sLns3&n2  
2. 方法 2P9J' L  
mhzYz;}  
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: E4HU 'y~  
5~r2sCDPk  
saW!9HQj  
S " pI  
Gt~JA0+C)7  
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。 {1~T]5  
<KQ(c`KW7  
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。 MzTW8  
Acu@[ I^  
#ia;- 3  
1 Z[f {T)  
3. 在VirtualLab中的过程操作 lTz6"/  
-Mf Q&U   
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。 FtIa*j^G  
;dQAV\  
1) 评估最大模式阶数 9DE)S)e8  
R^8{bP  
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: y=H@6$2EQ  
Q"VMNvKYB  
3M<!?%v\A  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 `fS^ j-_M  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 0=![fjm  
97LpY_sU  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 ]vo_gKZ  
=~|:t&v=c  
SY _='9U  
NP_?f%(  
: F9|&q-W,  
2)设置多模高斯光源 '6S%9ahE  
{a "RXa  
C-SLjJw  
;BBpN`T  
@8gEH+r  
3) 设置优化函数 b{&FuvQg2  
=r6qX  
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 EW(J5/mn  
Yx%bn?%;&  
a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 LP<<'(l`  
flnVYQe  
K=\&+at1  
.j?kEN?w  
b. 导入实际测量的远场光强分布 DTY<0Q.  
c`kQvXx  
h-XY4gq/  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) hh"-w3+  
3 ^}A %-bS  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 &jf7k <^  
J8Z0D:5  
a. 打开参数优化 bFGDgwe z  
@ 4UxRp6+  
2{oThef[O  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 @Icq1zb] y  
3S"] u}  
图2
-%m3-xZA  
c. 目标值(转换效率和信噪比)(conversion efficiency和SNR)应该用以下方式指定: Y(VO.fVJK  
ja T$gAx  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) yrr) y  
-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。  (^: p  
/QxlGfNZ  
4gZ &^y'  
图3
92[a; a  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 VmvQvQ/9R  
6 /Y1 wu  
图4
gH7z  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 .SS<MDcqIt  
Ix8$njp[  
图5 j43$]'-  
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: qqOFr!)g  
9- )qZ  
图6
{IM! Wb  
4.总结 ..qd,9H  
$8 =@R'  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 !Q %P%P<$  
+%#8k9Y  
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。 Qvqqvk_tv  
T|){<  
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