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) unshH<  
相关文件:Tutorial_101.01,Snippet_028 m*ISa(#(,  
需求:VirtualLab™5.11.1-基本工具箱 D5$wTI  
许可证:CC-BY-SA 3.0 {SwQ[$k=_  
~oI1 zNz/  
摘要 L>MLi3{  
4Yxo~ m(  
wDcj,:h`  
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。 s<*XN NE7  
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。 (H)2s Y  
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。
;E@G`=0St  
e .]KL('  
1. 建模任务 I{ HN67O  
jL(qf~c_  
如何描述一个真实的多模激光以实际的方式发出光线? >GQEqXs  
-%2[2p  
Z&ZP"P4  
2. 方法 .nG#co"r}3  
&@%W29:  
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: ~ }F{vm  
umD!2 w  
eL^.,H0  
F_Z- 8>P  
9U{a{~b  
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。 6Pnk5ps }h  
0.dgoq 3u  
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。 thV>j9'  
D<|qaHB=  
;epV<{e$q4  
1=#q5dZ]  
3. 在VirtualLab中的过程操作 ElS9?Q+  
:{qv~&+C  
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。 j]*j}%hz  
OC1I&",Ai|  
1) 评估最大模式阶数 ;w'D4p= P  
|o,8V p  
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: W- i&sUgy  
"5;;)\o ~  
SfgU`eF%B  
nmax=x方向上光强极大值的数量-1 XS`M-{f`  
mmax=y方向上光强极大值的数量-1 jZh';M8"  
v[#9+6P=  
此例中:由下图光强分布计算出的nmax为3,mmax为0。 ~2<7ZtV=  
uIcn{RZ_z  
qP{/[uj[K  
lrnyk(M}Q.  
@Gx.q&H  
2)设置多模高斯光源 )ap_Z6  
b`)){LR  
 $rz=6h  
!6s"]WvF  
=:DaS`~V  
3) 设置优化函数 /J04^ 6  
dYSr4p b  
在设定优化函数时需要用到一个特殊的探测器:谐波场集的衍射光学优化函数探测器(Diffractive Optics Merit Function for Harmonic Fields set Detector)(Snippet 028)。这是一个可编程探测器(Programmable Detector)。 Sl-v W  
'&.#  
a.选择优化函数:双击此可编程探测器进入其编辑窗口。在此案例中,我们选择转换效率(Conversion efficiency)和信噪比(SNR)作为优化参数。因此在如图两项参数后输入1。 ,Vh.T&X5  
0TN;86Mo  
R&|mdY8  
^&bRX4pYo  
b. 导入实际测量的远场光强分布 h.-@ F  
}@Ge}9$ h  
g0>,%b  
4) 进行参数优化(Parametric Optimization) 43={Xy   
|~'IM3Jw(Y  
VirtualLabTM的参数优化(Parametric Optimization)可以用来计算模式权重。 {.Z}5K  
.mDM[e@'  
a. 打开参数优化 xqC+0{] y  
f8M$45A'  
+<xQM h8  
图1
b. 选择优化变量,即四个模式 vFE;D@bz:  
?_"+^R z  
图2
N5]0/,I}  
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: w;k):; $  
"*LD 3  
-转换效率(conversion efficiency)=100%(目标值) S/Fkw4%  
-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。 OR}c)|1  
)\6&12rj  
0{dz5gUde  
图3
l5\"9 ,<  
d. 使用下坡纯形法(Downhill Simplex)进行参数优化 #<e\QE'!  
6)vSG7Ise  
图4
9uRF nzJVx  
e. 运行后,得到目标方程值(Target Function Value) 收敛后的优化结果 7<%<Ff@^)O  
Kw8u`$Ad7  
图5 Vs%|pIV  
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: Ku\Y'ub  
A,%C,*)Cg  
图6
0PU8 #2pR  
4.总结 Nluv/?<  
({JHZ6uZ  
VirtualLabTM允许模拟真实的多模高斯激光源。 YqPQ%  
)RO<o O  
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。 TjHwjRa  
ZQ_xDKqRV  
QQ:2987619807
87:!C5e}  
查看本帖完整版本: [-- 真实多模激光的建模 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计