二つの相関のないラゲールガウシアンモードによるVCSEL光源のモデリング｜VirtualLab技術情報

垂直共振器型面発光レーザー（VCSEL）ダイオードは、光学センサーやパターンジェネレーターのような多くのアプリケーションで関心を持たれています。このような構成をVirtualLabFusionで調べられるようにするには、適当な光源モデルが必要です。この事例では、MultipleLightSourceを用いて二つの相関のないガウシアンモードのパラメトリック最適化により特定のVCSEL光源の所望の強度分布を得る方法を示します。

シミュレーションタスク

所望の遠視野エネルギー密度を得るには、両方のモードのパラメータをどのように決めればよいでしょうか。

VCSEL光源モデリングのためのラゲールガウシアンモード

二つのラゲールガウシアンモード(0,0)、(0,1)を用いて、VCSEL光源をモデリングします。

ラゲールガウシアンモードの変数パラメータ

次のパラメータはパラメトリック最適化の変数として設定することができます。

• ウエスト半径・発散半角・レイリー長
• 各モードの重み

ウエスト、発散角、レイリー長は相互に依存するので、最初に選択したパラメータを変更するだけで、他のパラメータもすぐに計算されて、ダイアローグに表示されます。

注: この事例は、Multimode Gaussian 光源を使用して実行することもできます。しかしながら、可変パラメータの選択範囲はより縮小されます。2 つのモードのビーム形状パラメータは、同時にのみ変化させることができます。

カスタマイズしたDiffractive Optics Merit Functions ディテクタ

この最適化に適切なメリット関数を生成するには、カスタマイズしたDiffractive Optics Merit Functionsディテクタを適用して、所望のVCSEL出力強度に従い、制約仕様を定義します。

シングルモードの組み合わせの最適化

滑降シンプレックスアルゴリズムによる変換効率と信号対雑音比のパラメトリック最適化を用います。ここで、発散半角、ウエスト半径、各モードの重みを変化させ、所望のVCSELの遠視野エネルギー密度をもたらす組み合わせを見つけることができます。

パラメトリック最適化の結果

数回の反復計算後に、二つのガウシアンビームが見つけ出され、結果として得られたVCSEL ビームの変換効率は所望のビームと比較して98%を超えていました。

カスタマイズしたDiffractive Optics Merit Functionsディテクタの結果:

VirtualLab Fusion での設定の流れ

• 入射波の設定
  Basic Source Models[TutorialVideo]
  Simulation of Multiple Light Source with VirtualLab Fusion[Use Case]
• 二つの相関のないモードの適切なパラメータを見つけるために、パラメトリック最適化を使用し、その組み合わせによって、VCSEL 光源の所望のエネルギー密度を得られます

文書情報

タイトル	二つの相関のないラゲールガウシアンモードによるVCSEL光源のモデリング
文書コード	SRC.0004
バージョン	1.0
Toolbox	VirtualLab Fusion Basic
使用したバージョン	2021.1(Build1.176)
カテゴリー	Application Use Case
参考文献	Modeling of an Array of Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL) Diodes Simulation of Multiple light Source with VirtualLab Fusion