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 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
    • 1539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
    6080
    光币
    24553
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） iy$]9Wf6=@  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 <PV @JJ"  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 C8&)-v|  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 k(VA5upCs  
    [FyE{NfiJ%  
    摘要 #+Vvf  
     #XJYkaL  
    |:H[Y"$1;  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 |&RdOjw$u  
    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。 7!MW`L/`  
    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。      KsUsj3J  
    L]HY*e  
    1. 建模任务 7z%zXDe~T[  
     uE5kL{Fv  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ I"@5=m5  
    OSkZW  
    Q`19YX  
    2. 方法 cHJ &a`;  
     2^ UFP+Yw  
    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： <'GI<Hc  
    7sLs+ |<"  
     vRT1tOQ$  
    =gfLl1wY[  
    vaK$j!%FE  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 QKOo # 7  
    hsfVKlw-  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 `?Y/:4  
     dAAE2}e  
    /ebYk-c  
    AV&W&$  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 vhhsOga  
    YO-O-NEP  
    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。 t~@TUTbx  
    TSuHY0. cp  
    1) 评估最大模式阶数 1Z`<HW"  
    YtIJJH  
    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： >nl *aN  
    T+2?u.{I  
    !T @|9PCp  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 TR: D  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 rcQ?E=V2O  
    %W`pTvF  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 :5"|iRP'  
     ?<F\S2W  
    LClPAbr  
    2V F|T'h  
    /- kMzL  
    2）设置多模高斯光源 {}lw%d?A  
    <'B`b  
     k92189B9j/  
    dks0  
    pK$^@~DE  
    3) 设置优化函数 yY,.GzIjCj  
    .g4bV5ma3  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 !_V*VD  
    /wvA]ooT  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 YR[Ii?  
     d~[ >%&  
    q:nYUW o   
    +F67g00T|  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 D;:lw]  
    ,P9B8oIq  
    VMtR4!:q  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization）  '5[L []A  
    [ ra [~  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 Grw_SVa^  
    !5=3Y4bg1  
    a. 打开参数优化 fh,Y#.V`  
    %7V?7BE  
    #UGbSOoCtn  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 I s88+,O  
    ?mF-zA'4]  
    图2
    ;l?>+m@H  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： St&XG>nWS  
    [x)BQX'  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） I#9K/[  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 qLPI^g,  
     8I~H1  
    (D~mmffY1  
    图3
    1bvL  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 Q>z0?%B  
    2f~s$I&l#  
    图4
    /=-E`%R}!  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 -pLb%f0?  
    zM)o^Fn2  
    图5 5F0sfX  
    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： Zi|'lHr  
    !X#=Pt[,  
    图6
    +LX&1GX  
    4.总结 LTJ|EXYA  
    B|!YGf L  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 [c3hwogf:  
    V:l; 2rW  
    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。 jPbL3"0A&  
    4\-kzGgmo  
    QQ：2987619807     2>s:wABb /  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表