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

'1b8>L  
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。 ;AOLbmb)H4  
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。 VZcW 3/Y  
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。
T=-UcF  
m\jjj^f a  
1. 建模任务 M 1 m]1<  
p#P<V%  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? lJFy(^KQG,  
vJ&D>Vh4e  
`x _(EZ  
2. 方法 AeEdqX)  
(,o@/ -o  
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: LBD],Ba!  
hE=xS:6  
aeN #<M&$<  
o[Qb/ 7  
#OM'2@  
上述数学式中 为拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式的(n,m)阶, αnm为权重因子。这里n=0,1…,nmax以及m=0,1,…mmax。 C=&n1/  
qQ)1+^  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 =6ru%.8U,  
Ip7#${f5M  
yKj}l,i~8  
8~Zw"  
3. 在VirtualLab中的过程操作 oCkG  
{c3FJ5:  
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。 Gf#l ^yr   
)ddJ\:  
1) 评估最大模式阶数 J2x}@p  
Zx{Sxv"  
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: V0>[bzI  
E]n]_{BN]  
e{87n>+,  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 h&L-G j  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 #lqH/>`>  
deYv&=SPl  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 VS ECD;u4c  
,h1\PT9ULY  
+jF |8  
P,m+^,  
7)<Ib j<M  
2)设置多模高斯光源 q 6UZ`9&z  
en{p<]H  
|(W wh$  
$#n9C79Z@  
%E@o8  
3) 设置优化函数 6|q"lS*$S  
KxKZC }4m  
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)。 \PT!mbB?  
PCaFG;}  
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。 53aJnxX  
46)[F0,$r  
Ws3z-U>j  
rG~W=!bj  
b. 导入实际测量的远场光强分布 \9p.I?=  
f@ |[pT  
ejR$N!LL  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) =/a`X[9vI  
a"xRc  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 3 $%#n*  
VFZyWX@#u  
a. 打开参数优化 dL4VcUS.  
 gh[q*%#  
X:`=\D  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 X4:84  
5s^vC2$)  
图2
$H3C/|  
c. 目标值(转换效率和信噪比)(conversion efficiency和SNR)应该用以下方式指定: {~51h}>b#  
]!S#[Wt {k  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) 0&NM=~  
-信噪比(SNR)<测量信噪比(SNRMeasurement)(下限)。在这里测量信噪比(SNRMeasurement)是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 y~]D402Cx  
V}<<?_  
c%,ky$'18  
图3
Y{e,I-"{  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 oq|o"n)~  
|b='DJz2  
图4
9(HGe+R4o  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 J| &aqY  
.yUD\ZGJ u  
图5 %2D'NZS  
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: N4VZl[7?  
>clVV6B  
图6
)ZLj2H<  
4.总结 w_`;Mn%p  
r`FTiPD.C  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 -ys/I,}<  
pK{G2]OK{U  
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。 0# 1~'e  
$Nvox<d0  
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