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infotek 2020-09-30 11:17

GLAD:共焦非稳腔模拟仿真

采用球面反射镜构造了一个共焦非稳腔,该结构与Siegman和Miller描述的结构一致[1]。该谐振腔的准直菲涅尔数和等量菲涅尔数分别为: P2 qC[1hYH  
Ab:ah 7!  
     (11.1)
.<xD'54  
其中,a是孔径半径,L为腔长,λ为波长,M是准直倍率。相应的参数数值为:L=90cm,a=0.3cm,M=2,λ=10μ。带入后计算得:Nc=2,Neq=0.75。 @?;)x&<8?3  
lDF7~N9J_  
激光在腔中来回一次后,分布的单位是初始时的两倍。要开始另一次来回传输,单位需要缩放到原来的单位,根据Siegman和Miller理论,每个来回损耗大约为44%。 \qlz<   
)O$S3ojZ  
GLAD的计算与该理论相符甚好。 GXNkl?#  
d2)]6)z6  
vS[\ j  
参考文献 rY&#g%B6Fp  
R~|(]#com  
A. E. Siegman and H. Y. Miller, “Unstable Optical Resonator Loss Calculations Using Prony Method,” Appl. Opt. Vol. 9, No. 12, p. 2729 (1970). 9 g- 8u+&  
t<$J 3h/"  
>6@,L+-6r  
C 谐振腔参数 dTlEEgR  
---------------------------------------- rW_cLdh]#  
等效菲涅尔数      0.5 ^#K^WV  
放大倍率          2 T|j=,2_  
腔长              90cm AxF$7J(  
孔径1半径       0.3cm rusYNb1J  
孔径2半径      0.6cm sIl&\g<b  
----------------------------------------- ]{#Xcqx  
ipt]qJFd  
## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值 l Ft&cy2  
## pass_number变量是为了计数宏运行次数,同时作为标题输入参数 + Okw+v  
##变量stop用于测试收敛,并将值传递到if语句以退出宏 2R^Eea  
###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 )vg@Kc26  
variable/dec/int pass_number          # 声明pass_number变量为整数 - DYH>!  
variable/dec/int STOP TEST            # 声明确定收敛的开关 hJw]hVYa  
@`Dh 7Q  
####定义一个宏,它是一系列命令,通过空腔表示一个循环 3H4T*&9;n  
macro/def conres/over     # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息 ,S@B[+VZ  
pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器 .|TF /b]  
clap/cir/no 1 .3                        # 孔径1 定义 yS[HYq  
mirror rad=180                       # 凸面反射镜,曲率半径r=180 vq-;wdq?2  
prop 90                              # 向后传播90cm Z:V<P,N  
mirror rad=360.                        # 凹面镜 (v:8p!QN  
clap/cir/no 1 .7                        # 孔径2定义 Qw|y%Td8r  
prop 90 # 向前传播90cm `0w!&  
variable/set Energy 1 energy           # 将光束的能量存在变量Energy z(2G"}  
write/screen/on  # 写屏 ,OP\^  
udata/set pass_number pass_number Energy-1  #储存光束能量的变化量 \_i22/Et  
gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP  # store convergence test in STOP # lH@goh  
gain/eigenvalue/show 1  # 显示本征值 i }Zz[b  
energy/norm 1 1  #光束能量进行归一化 D$rn?@&g  
if STOP macro/exit  # 条件退出   oz[G'[\}F  
if [!TEST] then  #TEST值为0, 执行语句 d-W*`:Q  
title resonator mode pass = @pass_number   HqV4!o9'  
plot/l xrad=.75   8493O x4 O  
endif "T<7j.P?  
macro/end wAzaxeV=  
TC@F*B;  
###初始化变量 N+H[Y4c?F&  
pass_number = 0  # 往返次数初始化为0 # g2 mq?q(g  
field_radius = 1.6  #调整场半径 BJLeE}=H  
r?^L/HGc  
c##建立初始单位和高斯场分布 ~XvMiWuo  
array/set 1 128  #设置矩阵为128*128 Sco'] ^#(  
units/field 1 field_radius  # 定义单位 NqFfz9G)  
wavelength/set 1 10.  # 定义波长 v |(N  
gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3  #能量收敛准则的分数变化设置 G Uh<AG*+  
+UTBiB R  
c#调用宏请求最多30个传递,并在收敛条件下退出 <'A-9y]-v  
gain/eigenvalue/set 1   6@FxPi9|#  
plot/screen/pause 3 fZJM'+J@A  
TEST = 1   U7,.L  
resonator/name conres  #设置谐振腔名字 =KD[#au6a  
resonator/eigen/test 1  #寻找本征值 YdB/s1|G  
TEST = 0   KF!d?  
pass_number = 0  #往返次数初始化为0 AXnKhYlu  
clear 1 0                                  #光束初始化为0 - ku8n%u  
noise 1 1                                 #从噪声开始 *TCV}=V G  
resonator/run 30                         #宏运行30次 e ^`La*n  
title ex 11: energy per step                #设置图形的标题 (l(d0g&p>  
plot/watch ex11a_1.plt    #设置图形窗口的名称 Z-" NLwt[  
plot/udata max=0   #设置横坐标范围 _. EM])b  
C{G%"q  
###绘制汇聚场分布 w^7[4u4  
title ex 11: resonator pass no. @pass_number  #设置图形的标题 ~*~aFf5  
plot/watch ex11a_2.plt             #设置图形窗口的名称 lYr4gFOs  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64           ,zJ:a>v  
obs 1 .3                           ?[DVYP  
title ex 11: outcoupled beam        #设置图形窗口的名称 IEI&PRD  
plot/watch ex11a_3.plt             T$;BZ=_  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64         Wkr31Du\K  
xf|C{XV@H  
c##应用透镜并传播到远场 %/!f^PIwX  
lens/sph 1 100                   "{~^EQq,  
prop 100                         Y 7?q `  
title ex 11: far-field pattern  #设置图形窗口的名称,画出远场模式 }We-sZ/w7r  
plot/watch ex11a_4.plt             U> <$p{ )  
plot/liso 1 ns=64                 64^3ve3/a=  
8\PI1U  
c###生成环围功率表 tCu.Fc@  
encircled/calculate/energy 1       bcAk$tA2  
encircled/udata 1                 ndk~(ex|j  
title ex 11: encircled energy       Le,;)Nd  
plot/watch ex11a_5.plt # (tiE%nF+  
plot/udata 1 min=0. max=1. # X8~?uroq  
end SF"r</c[  
A+fXt`YNM  
图1.刮刀镜镜前会聚横模 OhM_{]*  
 DD[<J:6  
图2.单程能量损失图
QVl"l'e8  
图3 w(*},  
a?X@ D<.;  
图4.刮刀镜镜后会聚横模 x}{O9LiR  
_d>{Hz2  
图5.准直谐振腔的远场分布 %P C[-(Q  
xlc2,L;i  
图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线
Su+[Q6oC@  
QQ:2987619807
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