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
    • 1588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
    6794
    光币
    28119
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-12-22
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） <;uM/vS i  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 +zXcTT[V  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 )."dqq^ q  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 >&k`NXS|V  
    27}7 n  
    摘要 _g-0"a{-  
     LFZ*mRiuKE  
    /8Z&Y`G  
    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。 sZ7~AJ  
    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。 Z3=N= xY]  
    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。     `C$QR 8  
    EWY'E;0@5  
    1. 建模任务 3}fhU{-c  
     `U|zNizO  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ EEo I|  
    b`% !\I  
    j(}pUV B  
    2. 方法 iXWB  
     ]EUQMyR  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： wQ~]VV RN  
    >_G'o  
     g_A#WQyh\'  
    %NTJih`  
    ] W$V#  
    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。 W$`#X  
    K-K>'T9F}  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 g \ou+M#  
     ZHlHnUo  
    FMhuCl2  
    Q04 `+Vr  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 MJCz %zK  
    .p?SPR  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 Xr'b{&  
    P=L@!F+s  
    1) 评估最大模式阶数 |sl^4'Ghc  
    SqdI($F\:  
    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： cMoJHC,!  
    @; I9e  
    #0\* 8 6  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 JfK4|{@  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 ]ms+ Va_/  
    SJlE!MK  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 n3qRt  
     wZW\r!Us  
    ~*UY[!+4^=  
    DsD? &:  
    }T AG7U*  
    2）设置多模高斯光源 tmM; Z(9t  
    R@/"B?`(f  
     td23Z1Elk#  
    DL,]iJm  
    #6l(2d  
    3) 设置优化函数 !IB}&m  
    q)KOI` A  
    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)。 }$r]\v  
    xU6dRjYhH9  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 K{V.N</  
     <[K)PI  
    I0=L_&`)  
    c&{= aIe w  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 6Z2|j~  
    5zkj ;?s  
    xU}J6 Tv  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） 7zJ2n/`m*  
    %6m' |(-  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 E*fa&G~s )  
    8lS RK%  
    a. 打开参数优化 c': 4e)  
    Y6v#0pT  
    n:b,zssP  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 ccp9nXv  
    25 :vc0  
    图2
    5,V*aP  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： &GvSgdttv  
    H@~tJ\L  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） fX6pW%Q'6  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 nZc6 *jiz  
     YI> xxWA  
    a" T+CA  
    图3
    apgKC;  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 G"kX#k0S  
    mH5>50H;  
    图4
    3d7A/7S  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 |$ZS26aYw}  
    _`0DO4IU  
    图5 VM\\.L  
    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： aGsO~ODc  
    +aPe)U<t  
    图6
    Q)qJ6-R|HD  
    4.总结 M"u=)CT  
    ]#rV]As  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 !|]k2=+I  
    qLc&.O.=  
    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。 ua &uR7  
    a2i:fz=[  
    QZa^Cng~  
    QQ：2987619807     d(R8^v/L  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表