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 光学系统设计：理论、仿真与系统检测 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(第2季)
    发帖 回复
    返回列表
    • 1493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
    6511
    光币
    26700
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） ~^*tIIOX  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 ez>@'yhK  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 `39U I7  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 vrGNiGIi[  
    E=d[pI,e  
    摘要 dp"w=~53  
     .Yx. Lm}  
    6z*L9Vy($  
    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。 < ]nI)W(  
    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。 .YkKIei  
    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。     {Hv=iVmt  
    2H#vA  
    1. 建模任务 /a_|oCeC}  
     dEiX! k$#  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ 8] *{ i  
    S}E@*t2 h  
    V1G]LM  
    2. 方法 C&T3vM  
     THJ+OnP  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： ln.~>FO  
    5a/)|  
     }!LYV  
    U#}.r<  
    (ni$wjq=z^  
    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。 v\c3=DbO  
    gyK"#-/_d  
    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。 Q7\Ax0  
     WA/\x  
    &,/T<V  
    w <ID<  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 c2nZd.SD|  
    i@RjG   
    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。 KlPH.R3MPO  
    C*9m `xh  
    1) 评估最大模式阶数 9HE)!Col  
    8/CGg_C1  
    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： vB p5&*  
    ]~P?  
    KK+Mxoj,  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 +CkK4<dF  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 =aCv Xa&,  
     0c{N)  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 $I9zJ"*  
     p,+~dn;=  
     xOT3>$  
    r0sd_@Oj  
    %lPP1 R  
    2）设置多模高斯光源 sDiYm}W  
    ?|33Np)  
     TCEbz8ql  
    R3~&|>7/T  
    c(jA"K[|b  
    3) 设置优化函数 +G~b-}  
    ;kbz(:wA  
    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)。 =p"0G%+%  
    QUNsS9  
    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。 uxcj3xE#d  
     fTeo,N  
    O ?4V($  
    'Zzm'pC  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 }fhVn;~}8  
    rLnu\X=h$  
    !CWqI)=  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） YS]RG/'  
    Ov9.qNT  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 W% P&o}'  
    j% nd  
    a. 打开参数优化 f,1rmX1  
    ji2#O.  
    YJ9_cA'A  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 @sDd:> t  
    W+#?3s[FV  
    图2
    6f?DW-)jp/  
    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： zQ [mO  
    DW-LkgfA  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） >#ou8}0  
    -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。 N 8OPeY  
     JB-j@  
    p)oW'#@a  
    图3
    _)|!.r&)63  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 xv2;h4{<  
    ReRRFkO"2  
    图4
    L?P8/]DGp  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 +bSv-i-  
    Cn"N5(i  
    图5 <.<Nw6  
    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： V>nY?  
    8P*n|]B.'  
    图6
    NE! Xt<A  
    4.总结 l YhwV\3  
    [bcqaT  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 2vXMrh\  
    BoXCc"q[  
    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。 Z(.Tl M2h  
    Qknd^%  
    =19]a  
    QQ：2987619807     ,&k 5Qq  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表