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 CODE V,LightTools,RSoft,LucidShape 计算光学带来的成像革命
    发帖 回复
    返回列表
    • 543阅读
    • 0回复

    [技术]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: 2023-05-22
    2$ &B@\WY  
    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。 {xH?b0>  
    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。 lh[?`+A  
    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。     G{I),Y~IF  
    050,S`%<g8  
    1. 建模任务 uuxVVgWp{  
     U E$Ix  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ xW]65iav  
    UOk\fyD2[  
    Rw|'LaW  
    2. 方法 Svb>s|D  
     #f< v%  
    1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示： Inn{mmz 1  
    wJNm}Wf  
     u88wSe<\X  
    Io|D u  
    9?8PMh.  
    上述数学式中 为拉盖尔（Laguerre）或厄米（Hermite）高斯模式的（n，m）阶, αnm为权重因子。这里n=0，1…，nmax以及m=0，1，…mmax。 o+B)  
    +<j7^AEG  
    VirtualLab™的参数优化（Parameter Optimization）可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 fvcS=nRQv  
     7}g4ePYag  
    6JDaZh"=K  
    R|v'+bv  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 g `%in  
    /isalOT  
    在这一部分中，我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 OZ+v ~'oD  
    bMGn&6QiP[  
    1) 评估最大模式阶数 0ZM(heQ  
    g;v;xlY`N  
    对于厄米（Hermite）高斯TEM𝑛m模式，最大阶数nmax，mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定： Xl$, f`f~  
    jj1\oyQ8  
    nYFrp)DLK  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 5nUJ9sqA  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 -^546 7  
    <S041KF.{6  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 ]%)<9 ]}  
     #{vC =m73  
    T!8^R|!a6  
    An$2='=/  
    BMy3tyO  
    2）设置多模高斯光源 m3gv %h  
    +.Ij%S[Px5  
     PO`p.("h  
    Aeb(b+=  
    sVK?sBs]  
    3) 设置优化函数 USEb} M`  
    iN[x *A|h  
    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)。 B*,)@h  
    \gk.[={^P  
    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。  C/IF~<B  
     PDuc;RG  
    ^>?=L\[  
    dPwyiV0  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 :-B+W9'5  
    @M]_],  
    EUi 70h +  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） [/CGV8+  
    ,^1zG  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 W&IG,7tr  
    y %Q. (  
    a. 打开参数优化  ch8a  
    A^>@6d $2  
    MLu!8dgI  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 kFv*>>X`  
    ('tXv"fT  
    图2
    Dz(\ ?  
    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： NO o?  
    z#^fS |  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） c3^!S0U  
    -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。 }l|S]m!  
     dRX~eIw  
    LE\=Y;%  
    图3
    Uj):}xgi'  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 P.'.KZJ:WD  
    *Jd"3Si/  
    图4
    OG/b5U  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 +;?mg(:  
    kAQ(8xV  
    图5 )*~A|[  
    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： 5To@d|{  
    7nek,8b  
    图6
    @- STo/  
    4.总结 *nCA6i  
    7k( }U_v  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 Vr1}Zv3K'  
    cb|+6m~  
    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。 \c< oVF'  
     EtKq.<SJ  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表