首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> FRED,VirtualLab -> 真实多模激光的建模 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2020-12-22 09:45

真实多模激光的建模

作者:Daniel Asoubar(LightTrans) n XQg(!  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 > Euput\  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 7'<4'BGzl]  
许可证:CC-BY-SA 3.0 6)?TWr'Ke  
1%+0OmV&  
摘要 ,= PDL  
?Z.YJXoKZ  
mhs%b4'>  
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。 ~ PPGU1  
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。 5Q^~Z},  
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。
2R_k$kHl  
, <[os  
1. 建模任务 nU`;MW/^w  
vi=yR  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? )zt5`"/o  
J^?O] |  
HnpGPGz@F  
2. 方法 q!7\`>.2:{  
/ )EB~|4']  
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示: "5e]-u'  
TLkkB09fvk  
\myc n/e  
jALo;PDJ  
_}\&;  
上述数学式中 为拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式的(n,m)阶, αnm为权重因子。这里n=0,1…,nmax以及m=0,1,…mmax。 y"]> Rr  
\k* ]w_m-  
VirtualLab™的参数优化(Parameter Optimization)可以从实际测量的光强分布计算模式权重αnm。 2ru6 bIb;  
nd?m+C&W  
a:8@:d1T K  
I4)vJ0  
3. 在VirtualLab中的过程操作 HY42G#^  
N7e^XUG   
在这一部分中,我们借助建模任务一章中所描述实例进行说明。 _%>.t  
PK~okz4b  
1) 评估最大模式阶数 WH/a#F  
Comu c  
对于厄米(Hermite)高斯TEM𝑛m模式,最大阶数nmax,mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定: xq]&XlA:ug  
E8503  
6v1j*'  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 G'bp  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 2<'gX>TW  
a#{a{>  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 =];FojC6I  
J d`NS3;*p  
qzG'Gz{{qu  
<&NR3^Eq  
[IYs4Y5  
2)设置多模高斯光源 k82'gJ;MC=  
E^qKkl  
9 (&!>z  
F%Xq}LMd  
)Qo6bei!  
3) 设置优化函数 /q^( uWu  
6ZM<M7(V  
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 9f V57  
'3xSzsDn  
a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 U-Iwda8v  
&Y,Rm78  
,5/gNg  
i7p3GBXh[  
b. 导入实际测量的远场光强分布 UOwj"#  
)oNomsn  
|ST&,a$(  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) yf$7<gwX  
59)PJ0E  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 QOOBCNe  
2{%BQq>C  
a. 打开参数优化 #8(@a Y  
1wq 6E  
Ufk7%`  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 4f>Vg$4  
KSexG:Xb  
图2
I7}[%(~Sf/  
c. 目标值(转换效率和信噪比)(conversion efficiency和SNR)应该用以下方式指定: }b{N[  
sPhh#VCw{  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) a7CJ~8-1K  
-信噪比(SNR)<测量信噪比(SNRMeasurement)(下限)。在这里测量信噪比(SNRMeasurement)是测量数据的信噪比。通常这个值受远场强度的测量精度影响。 Xh{EItk~oO  
ZA# jw 8F  
PeG8_X}u9  
图3
} o=g)  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 Ms$kL'/  
yNqrL?i  
图4
TN0d fba[  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 U_!6pqFc  
-yC},tK  
图5 x;C\G`9N  
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: a~{mRh  
VJPt/Dy{  
图6
*l5/q\D  
4.总结 \ET7  
bclA+!1  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 [WB8X,  
)Z]8SED  
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。 :*\JJ w  
qEywExdiu  
khyV uWN  
QQ:2987619807
`?La  
查看本帖完整版本: [-- 真实多模激光的建模 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计