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

}Y{aVn&C  
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。 iJIDx9 )Z  
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。 xKo l  
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。
ue YBD]3'  
GQU9UXe  
1. 建模任务 83^|a5  
muD7+rn?&  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? K5oVB,z)  
$d@_R^]X  
WJB/X"J  
2. 方法 Ru1I,QvCj"  
W0++q=F  
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: zmREzP#X  
h`1{tu  
^CZ)!3qd1  
l7g< $3  
/^BaQeH?R  
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。 kX\\t.nH  
?O]iX;2vM  
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。 3]*_*<D  
"cK@Yo  
y 093-  
EPY64 {  
3. 在VirtualLab中的过程操作 |VY+!  
`0]kRA8=  
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。 L}>XH*  
E0g` xf 6c  
1) 评估最大模式阶数 ~Sr`Tlp  
A;pVi;7  
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: 'CTvKW  
l1Zf#]x  
p@/i e@DX  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 I 0/enL  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 %*>ee[^L ,  
`ViFY   
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 9c /&+j  
8T}Ycm5}  
,mu=#}a@}  
~|LlT^C  
qyfw$$X  
2)设置多模高斯光源 Z+zx*(X  
;:w?&4  
q#8$@*I  
7y4!K$c$  
Rf &~7h'+  
3) 设置优化函数 4 Ar\`{c>  
B/*`u  
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)。 Sdc yL%6!  
~"<AYJlO  
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。 sj)$o94=  
s'&/8RR  
U%swqle4  
*AO^oBeY  
b. 导入实际测量的远场光强分布 YKjm_)8]w  
) o)k~6uT  
Ha U6`IP  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) M_o<6C  
1>JUI5 {  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 XQ+KI:g2  
Qx9lcO_  
a. 打开参数优化 XJ3 5Z+M  
rtl|zCst  
ZDmBuf q  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 e}Y|' bG  
l8"  
图2
<f l-P  
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: ebbC`eFD  
a88(,:t  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) @"`J~uK  
-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。 xMk0Xf'_  
@O;gKFx  
z|VQp,ra  
图3
bt=%DMTn  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 aY^_+&&G  
1-@[th  
图4
%p5%Fs`sd  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 w7.I0)MH  
+="?[:  
图5 \r_-gn'1b  
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: hOI| #(-  
VA9" Au  
图6
K._tCB:  
4.总结 dtK[H+  
k79" xyXX  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 %R%e0|a  
#q7`"E=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。 l]BIFZ~  
p[E}:kak_-  
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