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
pem3G5 `g=
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。
<m?GJuQ'
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。
5}vRo;-
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。
hB|H9+
:iP>z}h
1. 建模任务
v_y!Oh?EG
^L>MZA ?
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线?
fG:PdIJ7_
Fpy6"Z?z
eXj\DjttG}
2. 方法
FQ;4'B^k]
P5'iYahCq_
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:
#G'S ve?
$sA,$x:^xI
Ha46U6_'h
ti$oZ4PpF
!^c:'I>~
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。
Y|{r vBKjf
YD/B')/ s
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。
'5|Q<5!o
]_^"|RJ
-X"5G
:BewH?Ku
3. 在VirtualLab中的过程操作
oV0LJ%
k #1`
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。
[;>zqNy
_n-VgPRn
1) 评估最大模式阶数
&{-oA_@
)GiFkG
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:
eT7!a']x
m#5|J@]
;n( #b8r9
nmax=x方向上光强极大值的数量-1
\_*?R,$3Y,
mmax=y方向上光强极大值的数量-1
1g~Dm}m
(cOND/S
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。
n/9 LRZD|w
jMm_A#V>p
Ns+)Y^(5
jI*}y[o
KuIt[oM
2)设置多模高斯光源
P#dG]NMf
?D*Hl+iu
N.fQ7z=Z(M
Yv#J`b@y
]y1$F Ir+
3) 设置优化函数
?~VWW<lR
l>3M|js@/
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)。
2.fyP"P L
mhHA!:Y
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。
Z^/z
HMEs8.
gmF_~"^34
htUy2v#V
b. 导入实际测量的远场光强分布
{#dp-5V
Mr5('9%
rE1np^z7
4) 进行参数优化(Parametric Optimization)
"VT{1(]t
;#5-.z
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。
B#qL$M,|
"k\Ff50
a. 打开参数优化
I,],?DQX2)
n}AR/3}
x[GFX8h(k6
图1
b. 选择优化变量,即四个模式
@!L@UP0
n&2=6$*,k
图2
b:}wR*Adc
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:
(]zl$*k
Xhq? 7P$3
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值)
JqVBT+:
-信噪比(SNR)<测量信噪比(SNRMeasurement)(下限)。在这里测量信噪比(SNRMeasurement)是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。
mFgb_Cd
^G'yaaLXR
A:8FJ 3'
图3
UZ4tq
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化
{|Mxvp*Hg
wRV`v$*6
图4
$+!}Vtb
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果
WQIM2_=M
@,yFY
图5
eu}:Wg2
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:
T(sG.%
gNEzlx8A
图6
w{YtTZp3
4.总结
DiGUxnP
^V XXq
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。
(04j4teE
5fvUv"m
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。
;4S [ba1/
EvH(Po h
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