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 光学设计仿真实验指导 Zemax光学设计实践基础(陈家璧) 京东年货节，领红包！更优惠！
    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
    • 1832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
    6613
    光币
    27214
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） 45OAJ?N  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 #$F*.vQSs+  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 %pqB/  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 +,TrJg  
    Z;njSw%:  
    摘要 >*Ej2ex  
     Eu%E2A|`I  
    eHR]qy 0_X  
    1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模，如二极管激光器或受激准分子激光器。 p|@#IoA/e  
    2). 因此，首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。 ^]Z@H/]H  
    3). 基于远场强度的测量，通过参数优化（Parameter Optimization）来计算光源的最优模式的混合。     WQbjq}RfI  
    /Z[HU{4  
    1. 建模任务 X#zp,7j?  
     T6."j_  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ cIcu=U  
    vKfjP_0$  
    $VhY"<  
    2. 方法 /_YTOSZjm  
     \xcf<y3_  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： )uMv]  
    !~V^GlY  
      V^rL  
    {R_ <m$  
    >(.Y%$9"E  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 G6+6u Wvl  
    9%bErMHL  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 \A)Pcc}7  
     oB~V~c}8x  
    Et0)6^-v  
    n{&;@mgI  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 `r-3"or/$  
    ia3!&rZ  
    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。 *2rc Y  
    X(\L1N  
    1) 评估最大模式阶数 E0yx @Vx  
    CGkx_E]  
    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： /Z,hQ>/  
    S _ UAz  
    \Hf/8!q  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 Bf6i{`!G  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 c?REDj2  
    *)Cr1d k  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 4O/IT1+A  
     g-1j#V`5  
    5&O%0`t  
    KY%{'"'u  
    H8=:LF  
    2）设置多模高斯光源 pOh<I {r1  
    /J&ks>St  
     `j!_tE`  
    hQlyqTP|2  
    E!BzE_|i  
    3) 设置优化函数 $EEn]y  
    o)]O  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 </1]eDnU  
    E|+<m!  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 FOsxId[f9  
     < (B|g&A  
    s9OW.i]zX  
    xplV6q`  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 9qgs*]J  
    p>#q* eU5  
    %u_dxpx  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） xSNGf@1b  
    K=nDC.  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 2eA.04F  
    pnyu&@e  
    a. 打开参数优化 'W>y v  
    3vjOfr`  
    ?Zsh\^k.g  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 ^SKHYo`,,N  
    c b&Yf1  
    图2
    6x=w-32+ y  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定：  S~E@A.7  
    8lGM>(:o  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 6-0sBB9=u  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 ZoSyc--Bv  
     "Dc\w@`E 0  
    OP"_I!t  
    图3
    cofdDHXfQI  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 +^&i(7a[?  
    9V[}#(f$  
    图4
    i3Bpim.  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 ",J&UTUh  
    k0#s{<I]E  
    图5 \E<Qi3W>*  
    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： ~zG)<S"q  
    XWQ `]m)  
    图6
    R=&-nC5e  
    4.总结 o 9/,@Ri\5  
    ('UTjV  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 /<IWdy]$3  
    c$^v~lQS  
    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。 _X mxBtk9f  
    )S 4RR2Q>  
    QQ：2987619807     5J|S6x\  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表