半対称型共振器のパラメトリック最適化｜VirtualLab技術情報

概要

VirtualLab Fusion でユーザーは容易に2 枚のミラーのレーザー共振器を構成でき、その固有モードを解析することができます。所望の固有モードを生成する共振器を設計する場合には、パラメトリック最適化のツールを便宜的に使用することができます。この事例では、まず半対称型共振器を構成し、その固有モードを解析する方法を示します。次に、この共振器を設計/最適化するために、パラメトリック最適化を使用する方法を示します。

モデリング概要

• レーザー共振器の構成方法
• 設計にパラメトリック最適化を使用する方法 / レーザー共振器の最適化

レーザー共振器のモデリング

•構築

– Laser Resonator Toolboxで、1 つの球面と1 つの平面ミラーを持つ半対称型共振器を構築します。

– Ideal Spherical Mirror の曲率半径を -200mm に設定します。

– Laser Resonator Toolboxで、1 つの球面と1 つの平面ミラーを持つ半対称型共振器を構築します。

– Ideal Spherical Mirror の曲率半径を 200mm に設定します。

– ミラー間の距離、つまり共振器長を10 mm に設定します。

•Eigenmode Analyzer

 – Eigenmode Analyzer で初期モードに対し波長を633 nm に設定します。

 – この例では、反復回数や閾値などの他の設定はデフォルトのままにしておきます。

– シミュレーションを実行すると、数回の反復で収束したモード計算が得られます。

– このモードのビーム径は約176 μm です。

補間後の固有モード振幅の計算値

この例では、表示桁数（グローバル設定）を3 に設定しています。設定を変えると、表示される結果が異なる場合があります。

レーザー共振器の設計 / 最適化

• ビームサイズの最適化
  – 特定の用途で所望のビームサイズを得る必要があることがよくあります。
  – この例では、出力モードの直径が200μ m になることを期待します。
• パラメトリック最適化
  – この課題にパラメトリック最適化を使用します。ここでは、期待するビーム径をもたらす適切な値を見つけるようにミラーの曲率半径を変化させます。

• 最適化の設定

– 変数として球面ミラーのMirror Radius をチェックします(キーワードを入力すると、パラメーターがすぐに見つかります)。

– 変数として球面ミラーのMirror Radius をチェックします キーワードを入力すると、パラメーターがすぐに見つかります 。
– 最適化のための以下の制約条件を設定します：Mirror Radius は 1m から -100mm 、Diameter X/Y は目標値200μ mに達すること。

– Update ボタンをクリックすると、最適化の概要を確認することができます。例えば、各制約の重みに従った寄与率を確認できます。

– Update ボタンをクリックすると、最適化の概要を確認することができます。例えば、各制約の重みに従った寄与率を確認できます。
– アルゴリズムのパラメータを設定し、最適化を開始します。

この例では、デフォルトのローカル最適化を使用し、デフォルトのパラメータを維持します。

• 最適化の結果

– Update ボタンをクリックすると、最適化の概要を確認することができます。例えば、各制約の重みに従った寄与率を確認できます。

– アルゴリズムのパラメータを設定し、最適化を開始します。

– 数回の反復後、ミラーの半径が -475mm の時に共振器から直径200μm の出力ビームを得られるとわかりました。

最適化された光学系を含むLPD（現在の名称はOS）は、最後に簡単に抽出することができます

 

文書情報

タイトル	半対称型共振器のパラメトリック最適化
バージョン	1.0
使用したバージョン	7.0.3.4
カテゴリー	Feature Use Case