切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • Zemax光学设计从入门到精通 光学系统设计：理论、仿真与系统检测 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) ZEMAX光学系统设计实战
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 光学设计与光学元件 CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 1441阅读
    • 0回复

    [分享]真实多模激光的建模 [复制链接]

    		 上一主题 下一主题
    离线infotek
    科学家
     
    发帖
    6354
    光币
    25915
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） eY6gb!5u  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 !"o1ve`{  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 j:de}!wc  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 flm,r<*}  
    ZPxOds1m  
    摘要 ^Yf)lV&[  
     k`iq<b  
    6bA~mC^&  
    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。 MZ|c7f&`  
    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。 //'xR8Z  
    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。     ]6i_d  
    YDZ1@N}^B  
    1. 建模任务 m\}\RnZu  
     |RvpEy7 6  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ fd,}YAiX  
    Gr"2G,,VI  
    ^~YmLI4  
    2. 方法 Js^r]=\F'  
     f4aD0.K.g|  
    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： x9{Sl[2&  
    ^c[CyZ:a  
     (`uC"MLk  
    T^=Ee?e  
    u1pYlu9IW  
    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。 4%c7#AX[T  
    u[6`Jr~  
    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。 Fm[?@Z&wP  
     ek0;8Ds9  
    Jb)eC?6O  
    u=ds]XP@  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 +2k|g2  
    7:R{~|R  
    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。 NNREt:+kr  
    /S=;DxZ,r  
    1) 评估最大模式阶数 Y" ]eH{  
    W0uM?J\O  
    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： 4{;8 ]/.a  
    ][>M<J  
    K&"Pm9  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 mG8  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 >FMT#x t  
    83 ^,'Z  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 KSpC%_LC  
     2YP"nj#  
    ?` ZGM  
    Y$`hudJ&  
    |2t7mat  
    2）设置多模高斯光源 S;AnpiBM8  
    2zrWR%B  
     /xm} ?t0U  
    $xn%i\  
    s%TO(vT  
    3) 设置优化函数 +/_B/[e<>  
    /o06hy  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 ^$s~qQQ}B  
    ~PS2[5yo  
    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。 %H 6ZfEO  
     WUOPYYW<o  
    'r?HL;,q  
    yOCcp+`T}  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 /Geks/  
    TAXkfj  
    qu~"C,   
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） Go+,jT-  
    u{lDof>  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 fOjt` ~ToI  
    D(ntVR  
    a. 打开参数优化 63dtO{:4  
    yW=hnV{  
    h'q0eqYeu)  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 !m O] zn  
    ]B.,7  
    图2
    TboHP/  
    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： VEYKrZA  
    = ]HJa  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） _(s|Q  
    -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。 f+88R=-u6S  
     LGg x.Z  
    MVU'GHv  
    图3
    O}iKPY8K  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 <Phr`/  
    `r0 qn'*  
    图4
    g8qAJ4  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 w0%ex#lkm  
    \U  =>  
    图5 8_,wOkk_B  
    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： 7z0 uj  
    `YU:kj<6  
    图6
    O09g b[  
    4.总结 *z:lq2"G  
    i@?<]n  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 n)7$xYuH  
    R\=\6("  
    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。 z8[|LF-dx  
    l{SPV8[i  
    %1d6j<7  
    QQ：2987619807     ~ilBw:L-3  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表