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

nx,67u/Pb  
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。 "O|fX\}5  
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。 bah5 f  
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。
@Cm"lv.hz  
# dxlU/*  
1. 建模任务 &^9>h/-XT  
s$:]$&5  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? Zk}e?Grc  
ld[]f*RuW  
$Y aL3n  
2. 方法 a+mq=K  
qr=U= oK  
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示: OG 5n9sx  
n*iaNaU"'  
XW]|Mv[M  
uD:O[H-x  
=$Q3!bJ  
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。 o<P%|>qX  
a$t [}D2  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 ?67j+)  
o`j%$K4?5  
eB$v'9S8/  
on&N=TN  
3. 在VirtualLab中的过程操作 TJsT .DWW~  
 V|?  
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。 5I(` s#O  
 |Be.r{l  
1) 评估最大模式阶数 _TQt!Re`,  
;co{bk|rj  
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: $X*$,CCIB  
]P<&CEk  
"v*RY "5#  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 \wDOE(>  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 A7b7IM[  
`&9#!T.  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 J;_JH lK  
`(o1&  
Tu/JhP/g,`  
U-n33ty`H  
BTd'bD~EA  
2)设置多模高斯光源 V">Uh@[J_  
(c[h,>`@:  
Qn*c<:  
3?5 ~KxOE(  
3UN Jj&-`  
3) 设置优化函数 Ugdm"  
#sqDZ]\B  
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)。 < m9O0  
IG9Q~7@  
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。 ;_Rx|~!!  
.PAkW2\#  
=v;-{oN!  
\ I?;%  
b. 导入实际测量的远场光强分布 M$~h(3  
M2zfN ru  
LiB0]+wzj  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) Gg.w-&  
U<6k!Y9ny  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 %ri4nKGS  
3mm`8!R  
a. 打开参数优化 -dvDAs{X  
<hK$Cf_  
~AE034_N  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 TM^1 {0;r5  
n~)Y%xe[U  
图2
)$]+R?v  
c. 目标值(转换效率和信噪比)(conversion efficiency和SNR)应该用以下方式指定: f$ Ap\(.  
U/iAP W4U  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) 3x=F  
-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。 M5x!84  
?D\%ZXo  
(%P* rl  
图3
3,F/i+@  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 {!/y@/NK2  
0zTv'L  
图4
[y{ag{  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 ?\O+#U%W  
iZSSd{jO  
图5 Asn0&Ys4  
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: 5PPy+36<~  
"w'YZO]>  
图6
%&] }P;&  
4.总结 `Eu(r]:W  
HJ'93,  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 #P4dx'vm  
|,7J!7T(I  
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。 N{`l?t0I  
kCC9U_dj,  
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