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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: `#&pB0.y  
|ahleu  
     (11.1)
je1f\N45  
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。 =.,]}  
m5lMh14E  
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%。 ?y82S*sb#  
c Q~}qE>I  
GLAD的计算与该理论相符甚好。 h4x*C=?A  
FN5*pVD;<  
nj99!"_   
参考文献 pqO}=*v@  
!uLW-[F,  
A. E. Siegman and H. Y. Miller, “Unstable Optical Resonator Loss Calculations Using Prony Method,” Appl. Opt. Vol. 9, No. 12, p. 2729 (1970). h% BA,C  
@e#eAJhU  
e0%?;w-TL  
C 谐振腔参数 vh3Xd\N  
---------------------------------------- keNPlK%>  
等效菲涅尔数      0.5 Qhb].V{utV  
放大倍率          2 /Fej)WQp  
腔长              90cm ^'Wkb7L  
孔径1半径       0.3cm '+ 1<7jl&I  
孔径2半径      0.6cm ^D8 YF  
----------------------------------------- v]|^.x:  
t6&6kl  
## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值 sXp>4MomV  
## pass_number变量是为了计数宏运行次数,同时作为标题输入参数 !4cR&@[  
##变量stop用于测试收敛,并将值传递到if语句以退出宏 }18}VjC!  
###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 L@Fw;G|%'  
variable/dec/int pass_number          # 声明pass_number变量为整数 ZzPlIl}\  
variable/dec/int STOP TEST            # 声明确定收敛的开关 rD)yEuYX  
YXxaD@  
####定义一个宏,它是一系列命令,通过空腔表示一个循环 6r/NdI  
macro/def conres/over     # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息 pOQ'k>!  
pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器 az@{O4  
clap/cir/no 1 .3                        # 孔径1 定义 B Jp\a7`;  
mirror rad=180                       # 凸面反射镜,曲率半径r=180 Jr m<u t  
prop 90                              # 向后传播90cm u9rlNmf$  
mirror rad=360.                        # 凹面镜 PV vNu5k  
clap/cir/no 1 .7                        # 孔径2定义 Bsi HVr  
prop 90 # 向前传播90cm Wf/Gt\?  
variable/set Energy 1 energy           # 将光束的能量存在变量Energy | Zx  
write/screen/on  # 写屏 iLw O4i  
udata/set pass_number pass_number Energy-1  #储存光束能量的变化量 Ub=g<MYHV  
gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP  # store convergence test in STOP # y&Sl#IQ L  
gain/eigenvalue/show 1  # 显示本征值 CrC1&F\dq  
energy/norm 1 1  #光束能量进行归一化 F2!C^r,~L  
if STOP macro/exit  # 条件退出   4]O{Nko)  
if [!TEST] then  #TEST值为0, 执行语句 62K7afH  
title resonator mode pass = @pass_number   _2+}_ >d  
plot/l xrad=.75   T8E=}!68w}  
endif kx8\]'  
macro/end x'_I{$C &  
wjW>#DE  
###初始化变量 p Ux ~  
pass_number = 0  # 往返次数初始化为0 # 3a #2 }  
field_radius = 1.6  #调整场半径 FOiwB^$ >  
nsFOtOdd  
c##建立初始单位和高斯场分布 IMLk{y%6  
array/set 1 128  #设置矩阵为128*128  {h/[!I `  
units/field 1 field_radius  # 定义单位 lR[[]Yn  
wavelength/set 1 10.  # 定义波长 q15t7-Z6  
gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3  #能量收敛准则的分数变化设置 )8vz4e Y  
|D<J9+  
c#调用宏请求最多30个传递,并在收敛条件下退出 ^lhV\YxJ  
gain/eigenvalue/set 1   j:K>3?   
plot/screen/pause 3 0A\OZ^P8  
TEST = 1   >2tQ')%DJ  
resonator/name conres  #设置谐振腔名字 FWI<_KZ O  
resonator/eigen/test 1  #寻找本征值 M72.  
TEST = 0   X@KF}x's  
pass_number = 0  #往返次数初始化为0 C o v,#j j  
clear 1 0                                  #光束初始化为0 c?B@XIl  
noise 1 1                                 #从噪声开始 "&*O7cs$pA  
resonator/run 30                         #宏运行30次 `%}SK~<R  
title ex 11: energy per step                #设置图形的标题 ;Z|X` <6g  
plot/watch ex11a_1.plt    #设置图形窗口的名称 s<VNW  
plot/udata max=0   #设置横坐标范围 }SYR)eE\  
>+y[HTf-  
###绘制汇聚场分布 9 I>qD  
title ex 11: resonator pass no. @pass_number  #设置图形的标题 3Ob"R%Yo  
plot/watch ex11a_2.plt             #设置图形窗口的名称 umZy=KHj  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64           _7es_w}R  
obs 1 .3                           QcJ?1GwA"  
title ex 11: outcoupled beam        #设置图形窗口的名称 %suSZw`  
plot/watch ex11a_3.plt             Oz(0$c  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64          SyFw  
m  "'  
c##应用透镜并传播到远场 ("-Co,4ey  
lens/sph 1 100                   [.Vy  
prop 100                         =Hplg>h)  
title ex 11: far-field pattern  #设置图形窗口的名称,画出远场模式 ^\=<geEj  
plot/watch ex11a_4.plt             +bpUb0.W  
plot/liso 1 ns=64                 E~vM$$O$  
;hb;%<xqT  
c###生成环围功率表 R6l`IlG`  
encircled/calculate/energy 1       QND{3Q  
encircled/udata 1                 5{nERKaPf  
title ex 11: encircled energy       ~+w'b7T,=  
plot/watch ex11a_5.plt # ?O3E.!Q|  
plot/udata 1 min=0. max=1. # {I'8+~|pZL  
end )D'SfNx#{  
FOJ-?s(  
图1.刮刀镜镜前会聚横模 zOJ4I^^  
&Omo\Oq&W>  
图2.单程能量损失图
kN(*.Q|VZ  
图3 6.%M:j0 0E  
]DVZeI03@  
图4.刮刀镜镜后会聚横模 ~q]@Jp  
#1fT\aP  
图5.准直谐振腔的远场分布 +KV?W+g)`  
;e,_F/@`  
图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线
.j"iJ/  
QQ:2987619807
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