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)
fd8#Ng"1
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028
6j8<Q 2
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱
P8gXCX!>U
许可证:CC-BY-SA 3.0
TQ1WVq }*
#G,XDW2"w
摘要
mf|pNiQ,
re,.@${H
r7!J&8;{K
1). 这个案例展示了如何在VirtualLab中对一个真实的多模激光源建模,如二极管激光器或受激准分子激光器。
qG>DTKIU
2). 因此,首先我们需要对于一个真实的多模激光光源进行远场强度测量。
f!-Sz/ c#
3). 基于远场强度的测量,通过参数优化(Parameter Optimization)来计算光源的最优模式的混合。
azb=(l-
qGPb
1. 建模任务
mKg@W;0ML
GZ0aOpUWVq
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线?
cc>
JAn1{<Ky
0v"&G<J
2. 方法
H^CilwD158
FyEDt@J
1) 大多数有稳定激光腔的多模激光可以由不同拉盖尔(Laguerre)或厄米(Hermite)高斯模式以非相干加权求和的方式来描述。这意味着在数学上多模激光的发射场可以用下式表示:
]u&dJL
g^o_\hp
o|287S|$
!J.rM5K
,p,Du F
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。
coB 6 rW
r2G*!qK*1
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。
| Odu4 Q
hBCR]=']
Ww87
T=? bdIl
3. 在VirtualLab中的过程操作
@&/\r 7 '
*=^[VV!
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。
.g-3e"@
$k(9 U\y-
1) 评估最大模式阶数
/;UTC)cJ
WX*cI Cb5
对于厄米(Hermite)高斯TEM𝑛m模式,最大阶数nmax,mmax可以近似由实际测量的远场强度分布中延x方向和y方向的极大值的数量决定:
7L{li-crI
|z7dRDU}]
1XnBK$`
nmax=x方向上光强极大值的数量-1
lgG8!Ja
mmax=y方向上光强极大值的数量-1
$o+&Y5:
[n<.fw8$b
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。
O`[]xs
Rc7.M"wzjX
Fi{mr*}
$wXih#7
zlX!xqHj
2)设置多模高斯光源
'O1.6*K
lIy/;hIc
&kq7gCd
7dhn'TW
S^g]:Xh&
3) 设置优化函数
(j`l5r#X#/
'Fzuc^G(d
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。
}@4|7
'?L%F{g/9
a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。
>\-3P$
y%g`FC
3z$\&& BR
= P8~n2V
b. 导入实际测量的远场光强分布
9_`3IJ
3V!x?H$
'qlxAYw<f
4) 进行参数优化(Parametric Optimization)
+wjlAqMQ
1'OD3~[R
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。
3 \9][S-B
r?XDvU
a. 打开参数优化
&*c'uNw
G32_FQ$b
!Ba3`B5l
图1
b. 选择优化变量,即四个模式
`i{4cT8:
V?WMj $l<
图2
K+t];(
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:
$u-lo|
F_~6n]Sr
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值)
9M19UP&
-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。
Bzwx0c2VY8
(T`q++
dR%q1Y&`
图3
-<12~HKK::
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化
KXDz'9_
4jPwL|#
图4
7a27^b
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果
jFS'I*1+
$R3.yX=[\
图5
c[6 zX#{`
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:
u<J2p?`\&`
U &f#V=Rg
图6
.2{ 6h
4.总结
T[mw}%3<v
_;%.1H{N
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。
Ty(yh(oYF`
U5 -zB)V
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。
|^\Hv5
/6 A:J]Q_
j `w;z: G
QQ:2987619807
_g^E%@'W
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