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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: d@aPhzLu  
n)xLEx,  
     (11.1)
T**v!Ls  
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。 l:$i}.C  
5?M d  
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%。 '#Pg:v_  
&w"1VOV<  
GLAD的计算与该理论相符甚好。 $7 FT0?kG  
;(I')[R "  
;.EW7`)Z  
参考文献  66 @#V  
).D+/D/"2  
A. E. Siegman and H. Y. Miller, “Unstable Optical Resonator Loss Calculations Using Prony Method,” Appl. Opt. Vol. 9, No. 12, p. 2729 (1970). -H-:b7  
 roNRbA]  
8AgKK=C =  
C 谐振腔参数 D_2~ 6  
---------------------------------------- wu53e= /  
等效菲涅尔数      0.5 BfOQ/k))  
放大倍率          2 H68~5lJY^]  
腔长              90cm .m/$ku{/J  
孔径1半径       0.3cm |'ML )`c[  
孔径2半径      0.6cm /t"F Z#  
----------------------------------------- %f'mW2  
fqp!^-!X  
## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值 m?)REE  
## pass_number变量是为了计数宏运行次数,同时作为标题输入参数 ).l`N&_peM  
##变量stop用于测试收敛,并将值传递到if语句以退出宏 pS6p}S=1]  
###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 yDe6f(D  
variable/dec/int pass_number          # 声明pass_number变量为整数 %3;vDB*L$  
variable/dec/int STOP TEST            # 声明确定收敛的开关 {2,vxGi  
vv0+F6 @  
####定义一个宏,它是一系列命令,通过空腔表示一个循环 .0]\a~x  
macro/def conres/over     # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息 05PRlz *x=  
pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器 |0N6]%r  
clap/cir/no 1 .3                        # 孔径1 定义 AAW])c`.  
mirror rad=180                       # 凸面反射镜,曲率半径r=180 'h.:-1# L  
prop 90                              # 向后传播90cm h}$g}f%$+  
mirror rad=360.                        # 凹面镜 pEp`Z,p  
clap/cir/no 1 .7                        # 孔径2定义 Ef~Ar@4fA  
prop 90 # 向前传播90cm -'%>Fon  
variable/set Energy 1 energy           # 将光束的能量存在变量Energy 4#"_E:;PQ  
write/screen/on  # 写屏 L5j%4BlK/  
udata/set pass_number pass_number Energy-1  #储存光束能量的变化量 =&~7Q"  
gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP  # store convergence test in STOP # |^k&6QO5  
gain/eigenvalue/show 1  # 显示本征值 `G0GWh)`x  
energy/norm 1 1  #光束能量进行归一化 68 \73L=  
if STOP macro/exit  # 条件退出   k3yA*Ec  
if [!TEST] then  #TEST值为0, 执行语句 1O,:fTG<  
title resonator mode pass = @pass_number   ;eY.4/*R  
plot/l xrad=.75   ms%RNxU4:  
endif xmXuBp:M(R  
macro/end rZ#ZY  
I6-.;)McO  
###初始化变量 9Rd& Jq^  
pass_number = 0  # 往返次数初始化为0 # 0(|Yy/Yq  
field_radius = 1.6  #调整场半径 o|G[/o2  
iO@UzD #v  
c##建立初始单位和高斯场分布 =8V 9E  
array/set 1 128  #设置矩阵为128*128 l' mdj!{&  
units/field 1 field_radius  # 定义单位 L'L[Vpx  
wavelength/set 1 10.  # 定义波长 .$"13"  
gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3  #能量收敛准则的分数变化设置 bGtS! 'I  
AC&)FY  
c#调用宏请求最多30个传递,并在收敛条件下退出 ;1AX u/  
gain/eigenvalue/set 1   SE<?l  
plot/screen/pause 3 )eD9H*mq  
TEST = 1   4^(aG7  
resonator/name conres  #设置谐振腔名字 FKBI.}A?!'  
resonator/eigen/test 1  #寻找本征值 |5TzRz  
TEST = 0   U-U"RC>  
pass_number = 0  #往返次数初始化为0 [JVEKc ym  
clear 1 0                                  #光束初始化为0 Ygq;jX  
noise 1 1                                 #从噪声开始 ~J:]cy)Q  
resonator/run 30                         #宏运行30次 cNl NJ  
title ex 11: energy per step                #设置图形的标题 ?>/9ae^Bw  
plot/watch ex11a_1.plt    #设置图形窗口的名称 %EH{p@nM&-  
plot/udata max=0   #设置横坐标范围 6m%#cP (6K  
)lZoXt_3  
###绘制汇聚场分布 Ms 3Sri  
title ex 11: resonator pass no. @pass_number  #设置图形的标题 :i9=Wj  
plot/watch ex11a_2.plt             #设置图形窗口的名称 0PD=/fh[  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64           Ji)Ys ebV  
obs 1 .3                           b[KZJLZ)  
title ex 11: outcoupled beam        #设置图形窗口的名称 uL{CUt  
plot/watch ex11a_3.plt             B",;z)(%  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64         6o d^+>U  
("KtJ  
c##应用透镜并传播到远场 $uUR@l  
lens/sph 1 100                   {/}%[cY =  
prop 100                         Tx>V$+al  
title ex 11: far-field pattern  #设置图形窗口的名称,画出远场模式 Dbu>rESz  
plot/watch ex11a_4.plt             Marx=cNj  
plot/liso 1 ns=64                 +Ly@5y"  
+L|x^ B3  
c###生成环围功率表 74r$)\q  
encircled/calculate/energy 1       $f?GD<}?7r  
encircled/udata 1                 q ;"/i*+3  
title ex 11: encircled energy       ykYef  
plot/watch ex11a_5.plt # > JC"YB  
plot/udata 1 min=0. max=1. # ^Na3VP  
end }jg 1..)"<  
$0Ys{m  
图1.刮刀镜镜前会聚横模 !oa/\p  
JNv@MJb}  
图2.单程能量损失图
K7R!E,oPg  
图3 f?$yxMw:@  
h~lps?.#b  
图4.刮刀镜镜后会聚横模 wk#cJ`wG;  
N[A9J7}_R  
图5.准直谐振腔的远场分布 Vi`P &uPF  
Re+oCJ  
图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线
22'Ra[  
QQ:2987619807
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