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
    • 545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
    @hiCI.?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。 lhAX;s&9  
    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。 irFMmIb  
    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。     (a.z9nqGA  
    j<V Fn~*_  
    1. 建模任务 ;o2$ Q  
     [65 `$x-  
    如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线？ 0ghGBuv1s  
    |,gc_G  
    mS$j?>m  
    2. 方法 M"p  
     Wz49i9e+d  
    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： 7Bzq,2s  
    {JZZZY!n2  
     |ef7bKU8  
    N kb|Fd/s  
    AN8`7F1  
    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。 B}Z63|/N  
    q<[P6}.  
    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。 u~7hWiY<2  
     lYVz 3p  
    "7'J &^|  
    y&q*maa[  
    3. 在VirtualLab中的过程操作 rzhWw-GY  
    8_BV:o9kL  
    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。 eL10Q(;P`  
    U\4g#!qj  
    1) 评估最大模式阶数 8uc1iB  
    ;f0I 8i,JN  
    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： 2&:f&"  
    Z0x ar]4V  
    ,<n}W+3  
    nmax=x方向上光强极大值的数量-1 LSa,1{  
    mmax=y方向上光强极大值的数量-1 \HxT@UQ)~  
    m[? E  
    此例中：由下图光强分布计算出的nmax为3，mmax为0。 >kj`7GA  
     R]}}$R`j  
    s @&`f{  
    +%zAQeb  
    <k eVrCR  
    2）设置多模高斯光源 Su 586;\  
    Y;dz,}re  
     @Lpq~ 1eZB  
    FcR=v0),  
    }iXDa?6%  
    3) 设置优化函数 iV5yJF{ZH  
    ?i7%x,g(Z  
    在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器：谐波场集的衍射光学优化函数探测器（Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector）（Snippet 028）。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 1L%CJ+Q#0i  
    .*@;@06?  
    a.选择优化函数：双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中，我们选择转换效率（Conversion efficiency）和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 QwNly4  
     9oRy)_5Z(=  
    [pC$+NX  
    Q3n,)M[N  
    b. 导入实际测量的远场光强分布 SN9kFFIPb=  
    M>wYD\oeg  
    ~bM4[*Q7  
    4) 进行参数优化（Parametric Optimization） ~ Sg5:T3  
    s>B5l2Q4  
    VirtualLabTM的参数优化（Parametric Optimization）可以用来计算模式权重。 nHnK)9\N  
    prC;L*~8  
    a. 打开参数优化 ]{)a,c NG  
    35Ij ..z0  
    oI0M%/aM  
    图1
    b. 选择优化变量，即四个模式 nno}e/zqf  
    r54&XE]O  
    图2
    @oNH@a j%  
    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： Od)Uv1  
    ^!<U_;+  
    -转换效率（conversion efficiency）=100%（目标值） JmF l|n/H  
    -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。 ?x$"+,  
     eV 2W{vuI  
    |jQ:~2U|   
    图3
    T}Km?d  
    d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 lW+\j3?Z$  
    sd,J3  
    图4
    Upc+Ukw  
    e. 运行后，得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 wg7V-+@i  
    Qi ua  
    图5 Y'c>:;JEe  
    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： KK1 gNC4R  
    -MW_| MG  
    图6
    T m_bz&Q  
    4.总结 T_s _p  
    HTVuStM8  
    VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 Hc!  mB  
    !9u|fnC9  
    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。 E=jNi  
     ,p4&g)o  
     
    回复
    举报
    分享到
    发帖 回复
    返回列表