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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_;Nc 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 BI0 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$48@x 此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 ,N`D{H"F /V)4B4 ?<-ins `d.4L.], :pPn)j$ 2)设置多模高斯光源 N3rQ]HZiP
]<?7CpP
(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) jJDYl( [ ~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
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