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 2021-09-16 09:12

真实多模激光的建模

作者:Daniel Asoubar(LightTrans) y|X\f!  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 &7X0 ;<  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 +:d))r=n  
许可证:CC-BY-SA 3.0 UmU=3et<Wj  
O,[aL;v  
摘要 U9xFQ=$ 2  
<u"#Jw/VP  
hGF(E*  
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。 EQ>bwEG  
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。 %;PPu$8K9  
3). 基于远场强度的测量,通过参数优化(Parameter Optimization)来计算光源的最优模式的混合。
0nz k?iP  
B%9[  
1. 建模任务 [M2,bc8SJV  
9=I(AYG{m  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? b,G+=&6u  
nZN]Q9  
>|7&hj$  
2. 方法 N2tvP+Z6D  
);;UNO21+  
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: n@g[VR2t  
^LT9t2  
j>R7OGg'  
wR/i+,K  
mcDW&jwQ  
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。 YKl!M/  
uW[s?  
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。 Qq]UEI `Go  
b)w3 G%Xx  
3g|O2>*?  
!,\9,lc  
3. 在VirtualLab中的过程操作 sS(^7GARa  
Ok({Al1A,w  
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。 !1"~tA!+p=  
<WBGPzVZE  
1) 评估最大模式阶数 K{>O. 5  
+Mm0bqNN  
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: P!YT{}  
5'V'~Q%  
>o>'@)I?e6  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 ~w[zX4@  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 >cM U<'&  
6nGDoW#  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 ^#^u90I  
^ad> (W  
=AcbX_[  
3y 3 U`Mo  
a/)TJv  
2)设置多模高斯光源 ?QVD)JI*k  
^QW%< X  
" 31C8  
#2HygS  
`&9#!T.  
3) 设置优化函数 R#\8jvv  
"hlIGJ?_=  
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)。 ={L:q8v)  
6lWO8j^BN  
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。 g\ *gHHa  
"F[VqqD  
s.GhquFCrU  
[Q 2t,tQx  
b. 导入实际测量的远场光强分布 bh7 1Zu  
/CA)R26G  
U5Ho? `<  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) o!\O)  
&aF_y_f\  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 B|GJboQ  
9I.v?Tap  
a. 打开参数优化 -ZyFUGd%  
h0^V!.- 5  
p6HZ2Q:a  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 J0=`n (48B  
W>DpDrO4ml  
图2
ap6Vmp  
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: [#9ij3vxd  
"!Qhk3*  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) T:!sfhrZ~<  
-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。 {YGz=5^  
-I_lCZ{Nbi  
xd .I5  
图3
+qz)KtJS  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 dIpt&nH&$  
/e7'5#v  
图4
.i=%gg  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 HRb_ZJz  
H|TzD "2N  
图5 .y\HQ^j  
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: e:,.-Kvzp`  
x# YOz7.  
图6
[{{?e6J  
4.总结 h3)KT+7.  
VG8rd'Z  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 -y\N9  
pJv?  
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。 tm|lqa  
n7MS{`  
QQ:2987619807
PCLSY8N  
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