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 6.18京东红包优惠券快来领！ CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 1497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
    5910
    光币
    23703
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-16
    作者：Daniel Asoubar（LightTrans） z,|{fKtY}  
    相关文件：Tutorial_101.01，Snippet_028 CA +uKM^"6  
    需求：VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 'FYJMIs  
    许可证：CC-BY-SA 3.0 <EST?.@~+  
    5[Pr|AY  
    摘要 O-4C+?V  
     KWWa&[ev)  
    *cO sv  
    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。 SI8%M=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。 )Jv[xY~  
    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。     f0T ,ul,  
    v 36%Pj`  
    1. 建模任务 mRZ :ie  
     }Nb8}(6  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ n>'Kp T9|  
    @}:uu$OH  
    @UdfAyL  
    2. 方法 `g,8-  
     `ImE% r!  
    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： 1J' 3g  
    C2{lf^9:&  
     u_).f<mUdF  
    `N5|Ho*C  
    BAO|)~1Pd  
    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。 l (3bW1{n  
    X*L;.@xA  
    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。 F!.E5<&7=  
     ^#0U  ?9  
    HQ{JwW!m  
    "5A&_E }3  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 4BwQA #zE  
    IMk'#)  
    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。 WlYs~(= 9  
    t R6 +G  
    1) 评估最大模式阶数 =!Q7}z1QI  
    ,E.' o=Z  
    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： PoIl>c1MS  
    z(\4 M==2O  
    Q#IG;  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 WF\)fc#;_o  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 ?i`l[+G  
    #M!!CX*k  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 /W<>G7%.  
     0D8K=h&e  
    HD N9.5 S  
    U8(Nk\"X\  
    !a~`Bs$'jr  
    2）设置多模高斯光源 Nl' )l"  
    hkO sm6  
     z%/N!RLW  
    y ^;l*qq  
    ;@ [ 0x  
    3) 设置优化函数 jzK5-;b  
    ~n/ $  
    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)。 [le)P$#z  
    M?/jkc.8H  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 # 6!5 2  
     uf&N[M  
    |X`/  
    LOTP*Syjf  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 = P   
    ?<* -j4v  
    M3~K,$@  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） |+$%kJR=  
    w}{5#   
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 x 2QIPUlf  
    cJgBI(S5  
    a. 打开参数优化 f7I{WfZ\P  
    RaTH\ >n  
    GQ_p-/p R  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 ,E|m.  
    $'pNp B#vH  
    图2
    kPjd_8z2n  
    c. 目标值（转换效率和信噪比）（conversion efficiency和SNR）应该用以下方式指定： p!/[K6u  
    <A9y9|>o  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） 8?Z4-6!{V,  
    -信噪比（SNR）<测量信噪比（SNRMeasurement）（下限）。在这里测量信噪比（SNRMeasurement）是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 H_?o-L?+  
     B>Wu;a.:L  
    ?b!Fa  
    图3
    *6 U&Qy-M  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 .ZMW>U>  
    ip~$X 2  
    图4
    v=95_l  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 wZh:F !  
    kcDyuM`  
    图5 "G:<7oTa  
    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： 3zT_^;:L  
    .q][? mW3  
    图6
    !K? qgM  
    4.总结 al+ #y)+  
    4Z*U}w)  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 !Oi~:Pp  
     M/z}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。 BGr.yEy  
    p*5\+WO>!(  
    QQ：2987619807     d`d0 N5\  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表