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 《杂散光抑制与评估技术》 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) 光学设计与光学元件
    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 现代光学设计及应用(Zemax) CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命(第2季)
    发帖 回复
    返回列表
    • 1792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
    7172
    光币
    30001
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） YL;*%XmAG  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 }/NL"0j+4  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 P6^\*xkMr  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 9~f RYA*  
    K nn<q=';G  
    摘要 9Kz }  
     p_g8d&]V  
    `$;%%/tx  
    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。 g fv?#mp  
    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。 =cR=E{20  
    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。     bq5?fPBrq  
    @DR?^ qp  
    1. 建模任务 zq^eL=%:  
     Vc|QW  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ ?y*yl  
    ug`Jn&x!  
    jvE&%|Ngw  
    2. 方法 .a]av   
     8`b_,(\N  
    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： ;ahI}}  
    $>l65)(E\  
     HFj@NRE6  
     #|l#  
    PsS8b  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 9@p+g`o  
    @2A&eLw LH  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 N*hx;k9  
     ^MZ9Zu_  
    ?B4X&xf.D  
    7LW %:0  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 _3Q8R}  
    /@s(8{;  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 "g;}B"rG  
    \G]vTK3  
    1) 评估最大模式阶数 9fq CE619a  
    8nRxx`U\q  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： @z.HyQ_v  
    qc^qCGy!z  
    ?[Qxq34  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 EtvYIfemr  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 #>\8m+h 9  
    lLeN`{?  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 }&*,!ES*  
     _/[(&}M  
    )VR/a  
    ;=ERm=  
    OOX}S1lA  
    2）设置多模高斯光源 L{i|OK^e  
    1|\/2  
     mOi 8W,2  
    6~6*(s|]A  
    1:iT#~n  
    3) 设置优化函数 o4pe>hn  
    pSJc.j  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 ob.=QQQs  
    7j L.\O  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 s3l:ST  
     5PCKBevV  
    y]ZujfW7  
    G^Yg[*bJ^$  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 B mxBbg  
    "*aL(R  
    r$Ck:Q}  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） b6UD!tXp  
    5S ?+03h~  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 4ky@rcD1  
    dg]: JU  
    a. 打开参数优化 </8F  
    4!KUPgg  
    ep2#a#&'  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 a5xp[TlXn.  
    5}t}Wc8  
    图2
    #!X4\+)  
    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： nXOJ  
    6>Szxkz  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） wtw  
    -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=I'O?w  
     AlRng& o~  
    fgSe]q//  
    图3
    ! uyC$8V*l  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 }[OOkYF#r  
    Bzw!,(u/ "  
    图4
    KDX34Fr1  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 kW@,P.88  
    +MfdZD  
    图5 !4f0VQI  
    f. 通过显示光路图>显示优化结果（Show LPD>Show Optimized Results），优化的模式权重被写入到多模高斯光源中。单击运行(Run)，得到优化好的结果： }XiV$[xHd  
    ,D`iV| (  
    图6
    >)3[CU,  
    4.总结 hs"=>(P)  
    -C|1O%.  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 ]D;X"2I2'b  
    =i/7&gC  
    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。 WU -_Y^  
    O+o1R24JI  
    KPOr8=Rc  
    QQ：2987619807     A%pBvULH  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表