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 Zemax光学设计从基础到实践 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
    • 1310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
    5937
    光币
    23838
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） pOMgEEhfS  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 .Y1bY: =  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 @,k7xm$u  
    许可证：CC-BY-SA 3.0  c/ _yMN  
    sAi&A9"*   
    摘要 cw;co@!$  
     `<^*jB@P  
    $A`xhh[  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 QY@u}&m%o  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 B7 HQR{t  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     nq' M?c#E  
    xO7Yt l  
    1. 建模任务 x;j{} %  
     EJLQ&oH[  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ _gW{gLYyJ  
    ]>D)#  
    gg[ 9u-  
    2. 方法 .+yW%~0  
     uEx9-,!  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： xc;DdK=1X  
    zDDK  
     mV?&%>*(f  
    |SQ|qbe=  
    jWvtv ng  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 +K^h!d]  
    _ h9o@  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 ~*}$>@f{[X  
     tPU-1by$  
    ^s{hs(8%R  
    Q[PK`*2)  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 vXdZmYrC  
    S`iR9{+&  
    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。 ES}. xZ#~  
    A W HU'  
    1) 评估最大模式阶数 5& !'^!  
    aMTFW_w  
    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： C>X|VP |C  
    k4{:9zL1#?  
    `~h4D(n`  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 =e BmBn  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 7,'kpyCj  
    exDkq0u]  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 SEM8`lnu  
     +Ok%e.\ZM  
    oNM?y:O  
    eLfvMPVo  
    |g-b8+.=]  
    2）设置多模高斯光源 KX3KM!*  
    >72JV; W]  
     h*w6/ZL1  
    jL>:>r  
    pQWHG#?7  
    3) 设置优化函数 por/^=e{Y  
    cozXb$bBY  
    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)。 v`DI<Lt  
    gR Nv-^  
    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。 >w|*ei:@S  
     M#,Q ^rH#  
    ".U^if F  
    x83a!9  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 OH6^GPF6  
    ,gx)w^WTm  
    PaO- J&<  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） 9V 0}d2d  
    U BZ9A  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 j9R6ta3\l  
    $t/rOo9cV  
    a. 打开参数优化 UiQEJXwnz  
    Ug%_@t/?  
    u\1>gDI)|  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 60}! LmL  
    0Scm? l3  
    图2
    ^,8R,S\} $  
    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： ,EpH4*e  
    T~xwo  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 06 mlj6hV  
    -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。 {i [y9  
     QM<y`cZ8  
    6^)}PX= *  
    图3
    Ykqyk')wm  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 -db75=  
    `>lzlEhKV  
    图4
    BiwieF4x  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 K^[#]+nQ  
    5|8^9Oe5  
    图5 ,h]o>  
    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： 1Sz A3c  
    !#yq@2QX  
    图6
    ,IHb+K  
    4.总结 3=0E!e  
    ~P*4V]L^  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 ,&^3Z  
    39i9wrP  
    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。 MGpt}|t-  
    - y AQ  
    C.Uju`3  
    QQ：2987619807     0(TTw(;  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表