infotek |
2023-05-22 08:22 |
真实多模激光的建模
7UnB]- :. 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。 'TwvkU" 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。 >_esLsPWh] 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。 <gfkbDP2 ';,Rq9-' 1. 建模任务 V
d`}F0WD h=*eOxR"4^ 如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? cI#! Y
5,vw%F-m V)q|U6R 2. 方法 nNj<!}HvV mssCnr; 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: `%@|sK2 crvq]J5
Cr&,*lUo /u&{=nU A*x3O%zH 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。 yUY* l@v] CQ;.}=j
, 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 b6X8: HEBKRpt @a~GHG[x x%]5Q/|Ur 3. 在VirtualLab中的过程操作 aWg*f*2f .+#<~Jv 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。 MdKkj[# GI.=\s 1) 评估最大模式阶数 xQKRUHDc D:Rr|m0Tk 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: 9jkaEn>m^ dsrKHi _]aA58,j nmax=x方向上光强极大值的数量-1 =wcqCW,] mmax=y方向上光强极大值的数量-1 P&kjtl68Y N0mP
EF2 此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 *h9S\Pv>j 9$Dsm@tX yH<a;@C
mN^/ MGbl-,] 2)设置多模高斯光源 + 7~u_J q'9}Hz
RX\l4H5; u6#FG9W7 xtq='s8e 3) 设置优化函数 2N/4. n`TXmg 在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 &Cykw$s =k0qj_ 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。 K (!+l KEfx2{k b
j-}WA" >Y>>lE!
k b. 导入实际测量的远场光强分布 #)7THx/= &:@)roCR
_*1{fvv0{ 4) 进行参数优化(Parametric Optimization) )}|b6{{< |XV@/ZGl~ VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 ipi^sCYp &aLelJ~ a. 打开参数优化 2leTEs5aK` *p !F+"
xhTiOt6l 图1 b. 选择优化变量,即四个模式 r!C#PiT}I
-:]-g:;/ 图2 YEiQ`sYKG 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: *;u'W|"/~ d!z}!
: -转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) 6a MG!_jC -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。 T=~D>2C K.P1|
XI/LVP,. 图3 Ro:DAxi@L d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 E|~)"=
.KeZZLH 图4 ed\umQ] e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 ze_q+Z
qW" 图5 duT'$}2@> 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: W[4 V#&Z
Mv%"aFC 图6 #fQ}8UxU, 4.总结 [19QpK WM /t=Fx94 VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 gAxf5A_x) 8Ts_;uId 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。 kl+^0i XtP5IN\S
|
|