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 Zemax光学设计从基础到实践 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 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 1454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
    5797
    光币
    23137
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） d0> zS  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028  %;!.n{X  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 Ax}JLPz5'  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 mX|ojZ  
    Flb&B1  
    摘要 c&Q$L }  
     I%Z  
    O#r%>;3*  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 <OPArht  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 OZ;*JR:  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     93hxSRw  
    PPsE${!  
    1. 建模任务 poFg 1  
     9N3eN  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ Rf 1x`wml  
    Xn ;AZu^'R  
    )`D:F>p*  
    2. 方法 RG`1en  
     .N(p=9  
    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： @KAI4LP  
    9&NgtZpt  
     U/BR*Zn]*  
    { (}By/_  
    @lph)A Nk  
    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。 3+bt~J0  
    nQS|Lt_+  
    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。 [ikOb8 G#  
     <54 S  
    "zy7C*)>r  
    {VoHh_[5%  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 Du){rVY^d  
    /u+e0BHo  
    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。 1-QS~)+  
    nFs(?Rv*  
    1) 评估最大模式阶数 g=o4Q< #^y  
    p D+k*  
    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： Q NVa?'0"Y  
    cCc( fF*^  
    " 2Dngw  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 ^Zp>G{QL{  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 5/z/>D;  
    )sp+8  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 G*v,GR  
     Wo ,?+I  
    8HdAFRw  
    1ZRT:N<-  
    dC4'{ n|7  
    2）设置多模高斯光源 }:#P)8/v>%  
    >-{Hyx  
     >@AB<$ A  
    B?o7e<l[  
    q"_QQ~  
    3) 设置优化函数 \5cpFj5%  
    wH6aAV~1  
    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)。 jlg(drTo  
    1@=po)Hnp  
    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。 4nz35BLr  
     uSBa DYg  
    &G$Ucc `  
    ;ovP$ vl>  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 &]-DqK7  
    R_xRp&5  
    Jpo (Wl  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） dGTsc/$  
    v74&BL]a  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 Ld-_,-n  
    K'I#W lg  
    a. 打开参数优化 ?b5 ^  
    S>; 5[l 4  
    {cw /!B  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 @$K"o7+]   
    f'3$9x  
    图2
    -o EW:~y  
    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： $ o#V#  
    9@)O_@=  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） Q.c\/&  
    -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$:8 ,9.z  
     B^jc3 VsR  
    k+l b@!  
    图3
    b*Q&CL  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 mU9kVx1+  
    %GIr&V4|  
    图4
    63x?MY6  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 wo 5   
    &XUiKnNW  
    图5 njA#@fU  
    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： Ef13Q]9|  
    K )k<Rh[<  
    图6
    TrR8?-  
    4.总结 (0kK_k'T  
    2jCfT>`3  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 IRqy%@)  
    I[X772K  
    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。 d9|<@A  
    8Kk(8a&v  
    QQ：2987619807     Tc3yS(aq  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表