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
    • 2103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
    7056
    光币
    29425
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） |L6 +e *  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 =]-D_$S~  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 ?DC;Hk<  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 n ZzGak  
    0V'XE1h  
    摘要 xOc&n0}%  
     |]OI)w*  
    ksQw|>K  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 II(P  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 86~q pN  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     3$ BYfI3H  
    ''B}^yKEW  
    1. 建模任务 <nF1f(ky  
     jn>RE   
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ &(A'uX.>pr  
    jNP%BNd1f  
    !{ /AJb  
    2. 方法 ]PZ\N~T  
     IHj9n>c)[  
    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： ]D|Hq4ug  
    ,%,.c^-  
     .0]Odf:@  
    Eo_; N c  
    Y>PC>  
    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。 G1/  
    HH'5kE0;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。 `Qo}4nuRs  
     GsC4ty  
    6#1:2ZHKG  
    K_LwYO3  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 $rz'Ybs  
    BI 0 A0  
    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。 3(>NS?lX  
    is}Y+^j.  
    1) 评估最大模式阶数 wM&WR2  
    N!^5<2z@eT  
    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： ,SSq4  
    [;hCwj#  
    *p7_rY  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 m6M:l"u  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 \o{rw0w0  
    (Y$48@x  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 ,N`D{H"F  
     /V)4B4  
    ?<-ins  
    `d. 4 L.],  
    :pPn)j$  
    2）设置多模高斯光源 N3rQ]HZiP  
    ]<?7Cp P  
     (w{C*iB  
    Jl(G4h V'\  
    /f) #CR0$  
    3) 设置优化函数 B[nkE+s  
    /yS/*ET8  
    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)。 3Y+ bIz!  
    26<Wg7/,  
    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。 "/}cV5=Z  
     58H%#3Fy  
    lc2RMu  
    BbdJR]N/!h  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 K JX@?1"  
    K{x FhdW  
    9 ?~Y  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） jJDY l([  
     ~ok i s  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 t=Um@;wh  
    }^R_8{>k  
    a. 打开参数优化 hpVu   
    *b >hZkObn  
    3@7<e~f  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 .6D9m.Q,  
    p/f!\  
    图2
    WDdp(<  
    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： U.B=%S  
    8xEOR!\!`k  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） _%$(D"^j  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 XN=Cq*3}  
     >`@yh-'r  
    k v}<u  
    图3
    9IRvbE~2  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 qJ|n73yn  
    +L$,jZqS  
    图4
    qWzzUM1=  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 Sp]i~#q_'  
    u8wZ2j4S  
    图5 joN}N}U  
    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： vsM] <t  
    `>q|_w \e  
    图6
    L8~nx}UP5  
    4.总结 ecH-JPm'  
    `37GVo4  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 / h6(!-"  
    &E{5k{Y  
    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。 4R U1tWQ%  
    (Jw[}&+  
    QQ：2987619807     X'&$wQ6,K  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表