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
    • 1308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
    在线infotek
    科学家
     
    发帖
    5937
    光币
    23838
    光券
    0
    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） -"tgEC\tD  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 aw~EK0yU   
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 .qPfi] ty  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 JX<W[P>M  
    YGmdiY:;1  
    摘要 EKw\a  
     1@dx(_  
    H?^#zj`Ex+  
    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。 {4q:4 i  
    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。 z$5C(!)  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     .*7UT~o=CS  
    bD-Em#>  
    1. 建模任务 X&8,.=kt"  
     xJGeIh5  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ Y/(-mcR  
    zL}hFmh  
    Z!eq/  
    2. 方法 ~l6Y<-!  
     r2'rf pQ  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： _q4m7C<  
    ;qK6."b`;  
     NyLnE  
    *b_54X%3  
    1iDo$]TEK  
    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。 7#3)&"j  
    H\bIO!vb  
    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。 S>E.*]_  
     &Qjl|2  
    = h( n+y<  
    Yk?q7xuT  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 e8bJ]  
    ;~1JbP  
    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。 i@L2W>{P  
    I|z#Aoc  
    1) 评估最大模式阶数 NkI:  
    q+~CA[H5K  
    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： .?RjH6W  
    5 ZPUY  
    SI5QdX  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 edx'p`%d5  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 Q;nr=f7Ys  
    q2vz#\A?  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 Sw'?$j^3  
     [hbp#I~*[  
    {m:R v&T  
    J7o?h9  
    K~T\q_ZPZ  
    2）设置多模高斯光源 "~ stZ.  
    &Sa~Wtm|*  
     8ZfIh   
    5&= n  
    A8GlE  
    3) 设置优化函数 !H\GHA'DO]  
    3 ?~+5DU  
    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)。 "\?G  
    4+,Z'J%\[7  
    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。 _!p3M3"$B  
     *?Ef}:]  
    4LJ}>e  
    'fFdqsXr  
    b. 导入实际测量的远场光强分布  o f  
    vK`h;  
    z}8L}:  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） <OSvRWP)  
    HWOs@ !cL  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 z ]N~_9w  
    fhx:EZ:~  
    a. 打开参数优化 WVK-dBU  
    l0xFt ~l  
    1t=X: ]0j  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 Ab<Ok\e5  
    Al=? j#J6p  
    图2
    utJVuJw:t  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： ~(OIo7#;  
    e4%*I8 ^e  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） UZXcKl>u  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 q)xl$*g  
     RXS|-_$  
    L^{;jgd&T9  
    图3
    dN/ "1%9)  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 6cT~irP  
    jNG?2/P6&  
    图4
    aevG<|qP  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 PeUd  
    Q>a7Ps@~  
    图5 qTh='~m4[  
    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： X >Xp&o  
    Ld3Bi2d|  
    图6
    _Z66[T+M  
    4.总结 OV("mNh  
    H@2"ove-uC  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 syW9Hlm  
    KWh M  
    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。 y.*=Ww+  
    7l#2,d4  
    <.=#EV^i  
    QQ：2987619807     5hH6G  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表