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
    发帖 回复
    返回列表
    • 1737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
    6441
    光币
    26350
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） RF6(n8["MW  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 l,6="5t  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 &\0LR?Nh  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 r+m8#uR  
    K/MIDH  
    摘要 S_?}H  
     He#+zE ;  
    zXcSE"   
    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。 V_+3@C  
    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。 @D0Ut9)  
    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。     v#-%_V>ph  
    l*nS gUg  
    1. 建模任务 Oo7n_h1  
     QREIr |q'  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ CXUNdB  
    R#1m_6I  
    .WyI.Y1  
    2. 方法 t$\]6RU  
     ?[XH`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： ,0-   
    +BzKO >  
     Em4TEv  
    :+E>Uz T  
    T+sO(;  
    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。 F>^k<E?,C  
    *:YW@Gbm  
    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。 K<s\:$VVh  
     OmU.9PDg-  
    OY[N%wr!  
    .>}we ~O  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 cG"jrQ  
    z2"2Xqy<U  
    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。 @Ki`g(],P  
    Gc@ENE f  
    1) 评估最大模式阶数 Bljh'Qp>C  
    vKaX,)P;?  
    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： "}PmAr e  
    X^aujK^@  
    c!kbHZ<Z  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 hfEGkaV._3  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 |$1j;#h  
    {`J7>K  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 bz}T}nj  
     T \0e8"iZ  
    4<lZ;M"  
    =3 -G  
    U6M4}q(N]  
    2）设置多模高斯光源 t$Qav>D  
    kP [ Y  
     &,e@pvc3  
    D}3E1`)W  
    Cs*u{O  
    3) 设置优化函数 ]^ j)4us  
    zH|!O!3"4  
    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)。 *B3` #t  
    E; RI.6y  
    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。 {a(YV\^y|H  
     XqJ@NgsY  
    ^-=,q.[7  
    @Vb-BC,  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 8.9S91]=  
    N'[^n,\(:  
    nnr(\r~  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） 0eUsvzz 15  
    ;PLby]=O  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 n*_FC  
    ~~yo& ]  
    a. 打开参数优化 >L=l{F6 p  
    6oJ~Jdn'  
    }dB01Jl '  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 >nTGvLOq  
    u1>|2D  
    图2
    *!.'1J:YJ(  
    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： Pb[wysy  
    (wbG0lu  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） Lww0LH >  
    -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。 HYpB]<F  
     'f5,%e2#  
    W%Ky#!\-  
    图3
    !@*Ac$J>$  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 D+"5R5J",  
    ) 8LCmvQ  
    图4
    KeXQ'.x5O  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 GS)l{bS#[O  
    * =r,V  
    图5 NFc< %#H  
    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： 9Y-s],2V  
    \Dr@n^hk@[  
    图6
    lm@<i4%$F  
    4.总结 FtY*I&  
    c: #1Aym  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 rY($+O@a<  
    ?b2%\p`"  
    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。 m: w/[|_  
     8tPq5i  
    QQ：2987619807     L!/USh:IP  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表