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
k4']q
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。
w|f+OlPXq
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。
Cj=R\@
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。
\@@ G\\)er
In?rQiD9
1. 建模任务
> "hP
HxO+JI`'3
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线?
%r^tZ ;;l
QNbZ)
z qA>eDx
2. 方法
K*:=d}^
Ae2N"%Ej
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:
=F\Xt "
EID-ROMO
sVh)Ofn
O ~5t[
gt8dFcm|s
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。
Zf$mwRS[_
|b\a)1Po:
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。
^]o H}lwO
~>@~U]
bPTtA;u
0Z2XVq~T$
3. 在VirtualLab中的过程操作
2bCfY\k
o(tJc}Mh+(
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。
pLu5x<
`oMZ9Gq2E
1) 评估最大模式阶数
,u}wW*?,sT
!60U^\
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:
2*sTU
x_3B) &9
N8nt2r<h
nmax=x方向上光强极大值的数量-1
{J"]tx9 ]
mmax=y方向上光强极大值的数量-1
#H6YI3 `G
|Ua);B ~F
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。
o}=*E
-3ePCAtXbe
s17)zi,?4
"EpH02{i
+s<6eHpm
2)设置多模高斯光源
e#hg,I
:?UcD_F
ViW2q"4=
(g@X.*c8
3D6&0xTq
3) 设置优化函数
&j~9{ C
'9QEG/v
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)。
R?1Z[N
8pEA3py
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。
j3&q?1
Lv@WI6DM
=oVC*b
;'Hu75ymo
b. 导入实际测量的远场光强分布
-\p&18K#
v#gXXO[P1
JFI*Pt;X9
4) 进行参数优化(Parametric Optimization)
:^W}$7$T
T 9`AL
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。
mxEe -q
&IXmy-w
a. 打开参数优化
xq.kH| bH
n><ad*|MX
8Vz!zYl
图1
b. 选择优化变量,即四个模式
/*;a6S8q
bLS10^g5
图2
5$!idfDr|m
c. 目标值(转换效率和信噪比)(conversion efficiency和SNR)应该用以下方式指定:
t;Z9p7rk
aoz+T h3
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值)
\A^8KVE!
-信噪比(SNR)<测量信噪比(SNRMeasurement)(下限)。在这里测量信噪比(SNRMeasurement)是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。
LL);Ym9d
+-b'+mF
'+Jy//5?
图3
W;8A{3q%N0
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化
;1yF[<a
%AJ9fs4/
图4
i+5Qs-dHA
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果
Ae=JG8Ht~
dLGHbeZ[(
图5
ogSDV
f. 通过显示光路图>显示优化结果(Show LPD>Show Optimized Results),优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run),得到优化好的结果:
fn/?I\
3{.]!
图6
iOIq2&sV
4.总结
D?%[du:V
dn}EM7:Z
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。
G0m$bi=z
&0f/F: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。
N"<.v6Z
R`$Y]@i&B
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