使用两个不相关的模式模拟VCSEL光源

摘要

垂直腔表面发射激光器（VCSEL）二极管在许多应用中都很有意义，如光学传感器和图案的生成。为了能够在VirtualLab Fusion中研究这些类型的设置，需要一个适当的光源模型。在这个用例中，我们展示了如何在多光源的帮助下，通过对两个不相关的高斯模式进行参数优化，实现特定VCSEL源的理想强度分布。

建模任务
 

用于VCSEL光源建模的拉盖尔-高斯模式

拉盖尔-高斯模式的可变参数

以下参数可被设定为参数优化的变量。

- 束腰半径/半角发散/瑞利长度

- 每个模式的权重

由于束腰、发散和瑞利长度相互依赖，因此只有主要参数可以修改，其他的参数都是即时计算的，并显示在对话框中。

请注意：这个用例也可以用多模高斯源来实现。然而，可变参数的选择范围会受到限制。两个模式的光束轮廓参数只能一起变化。
 

定制的衍射光学函数监测器
 

优化单一模式的组合
 

我们使用单纯形算法对转换效率和信噪比进行参数优化，其中半角发散、束腰半径和每个模式的权重都可以改变，以找到提供预期VCSEL远场能量密度的组合。
 

参数优化的结果
 

VirtualLab Fusion中的工作流程

- 设置输入场

- 基本光源模型[教程视频]

- 使用VirtualLab Fusion进行多光源的模拟[使用案例]

- 使用参数优化找到两个不相关的模式的适当参数，其组合可以得到VCSEL源的理想远场能量密度。