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
    • 1791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 正序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） YHJ'  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 gq=0L:  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 W5TqC  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 pn+D@x#IA  
    }`#j;H$i  
    摘要 U9bFUK/z  
     DrW/KU,{+(  
    -DA;KWYS  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 M_yZR^;^-  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 :p,c%"8  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     w($XEv;  
    qdKh6{  
    1. 建模任务 4U_rB9K$  
     \XZU'JIO  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ 5L/Yi  
    |L*6x S[  
    hLu&lY  
    2. 方法 C,V|TF.i2  
     c"6Kd$?M  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： N)`tI0/W  
    ^w.k^U=B  
     \xy:6gd:  
    Z`e$~n(Bh  
    Rh5@[cg%  
    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。 t201ud2$  
    ,"4X&>_f  
    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。 [R roHXdk+  
     0:~gW#lD  
    5;r({ J  
    ZS07_6.~  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 w;yar=n  
    rCV$N&rK  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 GA({ri  
    J$o[$G_Z  
    1) 评估最大模式阶数 qdg= Imx  
    &QiAM`MbC=  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： &1\u#LU  
    h5h-}qBA  
    y}.y,\S0  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 vq@#Be?@  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 h9@gs,'   
    -K{\S2  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。  M}_M_  
     D| 3AjzW  
     p1[WGeV  
    2}W6{T'  
    #)Id J]  
    2）设置多模高斯光源 c/,|[ t  
    J-HabHv  
     6PVlZ  
     F<XD^sO  
    #RsIxpc  
    3) 设置优化函数 >-o?S O(M,  
    < :S?t2C  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 "'LOaf$X  
    ~}FLn9@*  
    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。 n~L'icD[  
     0:nt#n~_  
    DY%T`}  
    [m@e^6F0U  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 Fp* &os  
    p)AvG;  
    WoN]eO  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） eFeCS{LV+  
    ]Y/pSwnV  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 G!fE'B  
    [K^q: 3R  
    a. 打开参数优化 Nc^b8& 2J  
    ]MBJ"1F  
    xfZ9&g  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 ! 7#froh  
    `^@g2c+d  
    图2
    A*?/F:E  
    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： &vGEz*F  
    KH CdO  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） vFkyfX(   
    -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。 %QlBFl0a  
     |R|U z`  
    RaJ }>e  
    图3
    v:so85(S<  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 7cQHRM+1  
    _a:!U^4  
    图4
    :D)&>{?  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 pu m9x)y1  
    7{6cLYl  
    图5 &Cn9 k3E\R  
    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： 2+hfbFu,1  
    2v; 7ohK  
    图6
    TPmZ/c^  
    4.总结 LxYM "_1A;  
    k}owEBsn}  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 c&iK+qvh{  
    &t@6qi`d  
    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。 ~dX@5+Gd  
    clU3#8P!=  
    k kuQ"^<J  
    QQ：2987619807     &B>uPZ]  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表