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 光学设计仿真实验指导 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) 京东年货节，领红包！更优惠！
    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
    • 1535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
    6613
    光币
    27214
    光券
    0
    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） BTDUT%Yfg  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 :4/37R(~l8  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 @k3xk1*  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 N'~l,{  
    l'twy$V4|~  
    摘要 .A apO}{  
     dT'd C  
    yhh\?qqy  
    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。 zy'cf5k2  
    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。 =pd#U  
    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。     GEtzLaq<  
    x`JhNAO>  
    1. 建模任务 ^]X\boWlI  
     $u%7]]Y^\  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ # TPS?+(  
    ,_z"3B)]  
    >*Ctp +X@  
    2. 方法 ~TYpq;rq  
     xP-\)d-.aN  
    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： Mq52B_  
    &*# Obv  
     +{L=cWA"  
    'J_`CS  
    bPVQ-  
    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。 5F$~ZDu  
    >!W H%J  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 OQiyAyX  
     ):7mK03J  
    x&*2R#Ai  
    x};sti R  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 h?P- :E  
    W]I+Rlv)U  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 I6Ga'5bV  
    U?=-V8#M|  
    1) 评估最大模式阶数 wyB  
    vbEO pYCS  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： k\Z7Dg$\D  
    *;[g Ga~  
    s y>}2orj~  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 dU&hM<.|  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 B3&C=*y  
    7mA:~-.u  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 11?d,6Jl  
     $7*@TMX  
    97vQM  
    _~bG[lX!  
    w5;d/r<q  
    2）设置多模高斯光源 !OV+=Rwdx  
    @ RP?)*8}&  
     @1s 2# )l(  
    S|r,RBeZ  
    WSbD."p<  
    3) 设置优化函数 cs?IzIQ  
    [Gc9 3PA7q  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 5#~E[dr  
    p4vX3?&1W  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 DLO2$d  
     ,j(S'Pw  
    J+m1d\lBu  
    &]O^d4/  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 yOO@v6jO)  
    "'~&D/7  
    7)*q@  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） )yUSuK(Vu  
    ht2J, 1t  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 BMb0Pu 8  
    ) u1=, D  
    a. 打开参数优化 7M<co,"  
    Rw^X5ByJE  
    v.F|8 cG  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 <xUX&J=;  
    HL%|DCo  
    图2
    K"8!  
    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： APyH.]mQ  
    yH0vESgv  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） :{%~L4$HI  
    -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。 R|[gEavFl  
     Ge1"+:tbJ  
    Hb\['VhzM  
    图3
    Z@0IvI  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 $:D\yZ,  
    V^< Zs//7  
    图4
    UZ!It>  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 Bi7&yS5V  
    Jk57| )/  
    图5 ] QJ7q}  
    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： vf-8DB  
    0zE(:K  
    图6
    C?g<P0h  
    4.总结 4A)_D{(SH  
    3x)jab  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 ?8YbTn1f)  
    L,sFwOWY  
    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。 ;N!opg))d<  
    E.G]T#wt0  
    <sG}[:v  
    QQ：2987619807     g/gaPc*86  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表