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
A=<7*E
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。
N"70P/
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。
HRf;bKZ
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。
enQ*uMKd^
nfEbu4|
1. 建模任务
#V>R#Oh}
'PF>#X''
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线?
^ij0<*ca9
f$lb.fy5
mnpk9x}m
2. 方法
`!]|lI!GW
~i.*fL_Y
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示:
2*Qv6 :qK
CFbNv9GZj
N>I6f
`zQuhD 8W
^')8-aF .
上述数学式中 为拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式的(n,m)阶, αnm为权重因子。这里n=0,1…,nmax以及m=0,1,…mmax。
rpow@@ad<
xUdF.c
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。
i'ap8Dr
] ?DU8
tguB@,O
R"t#dG]1t
3. 在VirtualLab中的过程操作
KFrsXf
:kgh~mx5LF
在这一部分中,我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。
-xtT,^<B
OUBGbld
1) 评估最大模式阶数
JxVGzb`8
:>&q?xvA
对于厄米(Hermite)高斯TEM𝑛m模式,最大阶数nmax,mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定:
C$w%! jE
# -'A =j
[mtp-4*
nmax=x方向上光强极大值的数量-1
VX)8pV$
mmax=y方向上光强极大值的数量-1
3%POTAw%
p4VARAqi
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。
i~u4v3r=
5%,3)H{;t
owNwj
#49l\>1z
A?YYR%o%'
2)设置多模高斯光源
t&U9Z$LS
i%i~qTN
hUMG}<
/zIG5RK>
mEY#QN[eq
3) 设置优化函数
s$fM,l:!
B!'K20"gF
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)。
#BRIp(65-6
7 A0?tG
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。
P'~`2W0sz
G$C2?|V)=
J jAxNviG
<F3{-f'Rx
b. 导入实际测量的远场光强分布
N'b GL%
t'_EcYNS
pm O9mWq
4) 进行参数优化(Parametric Optimization)
+^7cS6"L
*R6lK&
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。
(;fJXgj.
Pt"K+]Ym
a. 打开参数优化
;@;aeu
S}C[
YJ~<pH
图1
b. 选择优化变量,即四个模式
_9BL7W $;
3,p!Fun:r
图2
5*z>ez2YQ7
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:
hj];a,Br&
>nkVZ;tL
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值)
-VohU-6 |
-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。
GgxPpS<ne
9~V'Wev
g1t6XVS$9
图3
0H_Ai=G
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化
x}2nn)fdZ
RLf-Rdx/
图4
(aYu[ML
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果
M7BpOmK'
O/eZ1YAC
图5
]t<=a6<P
f. 通过显示光路图>显示优化结果(Show LPD>Show Optimized Results),优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run),得到优化好的结果:
8L[+$g`
v7(7WfqP
图6
APl]EV"l
4.总结
T#*,ME7|m
U)dcemQY
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。
]I*RuDv}
jwwRejNV
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。
$z!G%PO1%
D:k< , {
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