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

( K[e=0Rf  
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。 p l^;'|=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。 bf/6AY7  
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。
1{M?_~g 4  
IN/$b^Um  
1. 建模任务 V<5. 4{[G  
3u j|jwL  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? Osz=OO{  
"3VX9{'%@  
M.Q HE2  
2. 方法 t<te{yt%  
< h#7;o  
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示: c!HGiqp  
2D%2k  
V(Pw|u" e  
!%$[p'  
5 Y&`ZJ  
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。 T"P}`mT  
9X*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。 X_'tgP9  
r ??_2>Q  
O^\:J 2I(  
n=j) M  
3. 在VirtualLab中的过程操作 @Nb/n  
hRXnig{;3  
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。 :JSxsA6 k  
7[=G;2<  
1) 评估最大模式阶数 jS]Saqd  
%!iqJ)*~  
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: !Fs$W  
k% \;$u=%  
o`,}b1lh  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 vKnZ==B  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 s:'>G;p  
WCd: (8B  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 [>`.,k  
`<>#;%  
}],l m  
*-*V>ntvT$  
&L0Ii)Ns  
2)设置多模高斯光源 Up%XBA  
Z?S?O#FED  
L[44D6Vg  
`\:Ede  
;e_us!Sn  
3) 设置优化函数 ,(oolx"Xa  
QN;5+p[N  
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)。 .]exY i  
DCa[?|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。 #<Y3*^~5d  
3_G0eIE"u  
$-^& AKc  
+D @B eQu  
b. 导入实际测量的远场光强分布 gHh (QRA  
YL`MLt4MC  
G "+[@|  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) tWl' )^  
5f_x.~ymA  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 ~c&sr5E  
O6e$vI@  
a. 打开参数优化 q/w5Dx|:  
5G6 Pp7[  
uUS~"\`fk  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 CC@U'9]bH  
IA}vN3  
图2
5fs,UH  
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: pno}`Cer  
hc$m1lLn  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) VQf^yq  
-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。 U`N?<zm<oO  
2ia&c@P-  
((AK7hb  
图3
f3,LX]zKA  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 dVq9'{[3  
yS K81`  
图4
?.ObHV*k  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 *eD[[HbKX  
r]}6iF.  
图5 \+Qd=,!i(  
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: 2OI 0B\  
B.?F^m@zS  
图6
%qJgtu"8  
4.总结 9T2_2  
Q7`)&^ Hx  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 8T+o.w==  
d|87;;X|u  
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。 rpEIDhHv  
{c I~Nf?i  
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