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infotek 2021-09-02 09:57

GLAD 5.0功能介绍

以下我们使用一个很简单的共振器范例模型进行功能示范 k}H7bZug  
此范例将会示范如何使用GLAD。我们将使用resonator.inp这个档案示范共振器。即使使用者对共振器不感兴趣,这个范例也将会展示在GALD中解决问题的几个重要步骤: n19A>,m  
 初始化计算机数组及单位 '(3 QyCD  
 选择波长 |<h}'  
 定义初始分布 [B;okW  
 使用宏进行重复运算 )MF@'zRK  
 建立数据显示计算结果 I V# 8W  
此共振器将使用半对称的结构进行计算,由半径50cm的球面镜及平面镜所组成。共振器的长度为46cm。输出将由平面镜输出。下表1显示其结构参数:
OxGfLeP.R!  
H Eq{TUTr  
pXO09L/nv  
图1-稳定的共振器结构。其光腰将会在平面镜上形成,及其相曲率将与曲面镜的理想模态曲率相同 U|tacO5w`  
为了简化讨论,我们将忽略增益及形成bare-cavity分析。我们开始分析从准备一个命令档案如下: [znN 'Fg:"  
variab/dec/int pass 'LPyh ;!f  
macro/def reson/o 6[k<&;  
pass = pass + 1 # increment pass counter !>> A@3  
prop 45 # propagate 45 cm. 3= sBe HL  
mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius F&R*njJcc  
clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture LxhS 9  
prop 45 # propagate 45 cm. along beam Y Z+G7D>  
mirror/flat 1 # flat mirror 2e%\aP`D2  
variab/set Energy 1 energy # set variable to energy value }k-8PG =  
Energy = Energy - 1 # calculate energy difference #0b:5.vy  
udata/set pass pass Energy # store energy differences vRC >=y*=  
energy/norm 1 1 # renormalize energy _MTZuhY  
plot/l 1 xrad=.15 # make a plot at each pass ydYsmTr  
macro/end ?# FYF\P  
array/set 1 64 # set array size zu{K"7Bx  
wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths "/e)v{  
units/set 1 .005 # set .005 cm sample spacing  4bA^Gq  
resonator/name reson # set name of resonator macro oio{@#DX`  
resonator/eigen/test 1 # find resonator properties ?SFQx \/  
resonator/eigen/set 1 # set surrogate beam to eigen mode ]b%U9hmL^f  
clear 1 0 # clear the array 0l[52eZ/  
noise 1 1 # start from noise A1+:y,wXs  
energy/norm 1 1 # normalize energy ; >H1A  
pass = 0 # initialize pass counter -#9et30  
reson/run 100 # run resonator 100 times I*.nwV<  
title Energy loss per pass _|I8+(~)  
plot/watch plot1.plt # set plot name 4%~*}  
plot/udata min=-.05 max=.0 # plot summary of eigenvalues ;UTM9.o[  
title diffraction mode shape tdxzs_V,-  
set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 Rk g8  
set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 # set plot window T,9q~*"  
plot/watch plot2.plt # set plot name  Jk(V ]  
plot/iso 1 # make an isometric plot T(x@ gwc  
以下就对每一项指令来做介绍: [%bGs1U  
variab/dec/int pass AH&RabH2  
此行定义一整数变量叫pass。我们将使用pass来储存数据,变量如果不清楚的定义为整数,将会被定义为实数变量。
r6uN6XCM  
macro/def reson/o G4SA u  
此行开始定义宏,就像是子程序或函式一样。所有介于macro/def与macro/end之间的指令都将定义为宏。这些指令暂时不会被执行。这些指令列将被放在MACLIB中留待以后使用。这些宏指令列将不需缩排。但使用缩排将会使这些指令更容易阅读。
T{Xd>  
pass = pass + 1 # increment pass counter <A Hzs  
此行将pass变数加一。这是一个简单的数学式。我们使用pass来计算执行宏的次数。#字符表示其后的字为批注。当我们在下指令时使用批注是很重要的一件事。
*4%pXm;  
prop 45 # propagate 45 cm. k*N!U[]  
此行表示绕射传播45cm。绕射传播的计算花费最多的时间。但是,对现代的计算机而言64X64的矩阵运算只是很短的时间而已。
Dch\k<Te  
此45cm的传播距离是将光线由左边的平面镜,传播至右边的曲面镜如图一。 uOzoE_i  
mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius xA7~"q&u  
此行为设定球面镜为曲率50cm。”1”表示设为镜面对光束 1作用。光束最多可达40道,但只有一道用在此一分析中。在指令中的负号表示为一凹面镜。此凹面镜使光线收敛并将光线反向。
rIFW1`N}i  
clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture v2rO>NY4  
此一指令建立一圆形的0.14的孔径对光束1作用。孔径是非常重要的在共振器中,它大量的减少了散射光线。并且,孔径将光束减为剩下最少的模态。
^PNDxtd|v  
prop 45 # propagate 45 cm. along beam ^zV_ vB)n  
此为第二次传播将光束由右边的球面镜向左传播回平面镜。
o=7,U/{D!  
mirror/flat 1 # flat mirror d~~, 5E  
建立一平面镜在左边针对光束1。对bare-cavity共振器分析,光束只是直接反射回右边。在真实的雷射中,镜面将会是部份反射让光束传播出去。
vx($o9  
variab/set Energy 1 energy N`efLOMl]  
变数Energy设为光束1的总能量(真实能量)。我们没有将其定义为实数变量,但在GLAD中将会自动设为实数变量。
(o B4*  
Energy = Energy - 1 # calculate energy difference zJy=1r  
此算式将能量减1计算每次传递所损失的能量。
8k-]u3  
udata/set pass pass Energy # store energy differences E& 6I`8  
此处使用udata这个指令将Energy数据存入数组中,使用两个pass变量,分别为数组的横坐标及纵坐标。
[nig^8  
energy/norm 1 1 # renormalize energy ?lD)J?j  
此行将共振器中的能量归一化。在真实的雷射中,能量被孔径及其它效应所损失,以及被其它放大器的能量增幅,在稳定态时所平衡。在bare-cavity分析中,就像我们在这里所做的,我们模拟拟稳定态增益简化为将增益值做再归一化,在每次传播的最后。
46NuT]6/4  
plot/l 1 xrad=.14 # make a plot at each pass [yN+(^ i  
画出空腔分布使用等比例的绘图显示模态形式对时间的关系图。
H; \C7w|  
macro/end /J-'[Mc'D[  
结束宏定义
>Vt2@Ee  
array/set 1 64 # set array size tIDN~[1  
此指令是定义Beam 1为64 x 64的矩阵。此数据为计算的主体,任何尺寸的矩阵都可以被定义。对一个小型的稳定空腔共振器而言,一个小的矩阵已经足够准确,因为只有低阶模态是最重要的。
1}la)lC  
wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths 3E;@.jD  
设定Beam 1 的波长为1.06μm
!i-t6f  
units/set 1 .005 # set array size B@M9oNWHu  
此行定义数组的尺寸为0.005 cm,所以64 x 64的数组大小为0.32 cm
~;CNWJtcf(  
resonator/name reson # set name of resonator macro 2k<#e2  
此行定义共振器的宏名称为”reson”
iS+"Jsz  
resonator/eigen/test 1 # find resonator properties Ph""[0n%o  
此行进行共振器的测试,得到其基本特性。GLAD使用此一信息来决定所使用的数值算法。使用正确的数值算法是非常重要的,可让我们在每次的传递后得到正确的结果。光束的强度及相位在每次传递后都会改变,但其算法必须保持不变才能得到正确的结果。
ULz<P  
resonator/eigen/set 1 # initialize surrogate beam { DP9^hg  
此处确定光束最初的初级损失模态,藉由此一指令resonator/eigen/set来确定。可以确定用来计算高斯光束的演算已设定完成。我们可以变更光线的资料,在下面两行指令完成后。
 ,==_u  
clear 1 0 # clear the array -W^{)%4g  
noise 1 1 # start from noise
/jJD {  
第一行设定整个光线矩阵为零。第二行放入随机数噪声在数组中,仿真自发辐射所造成的噪声影响。 kE<CuO  
大部份的雷射都从自发辐射开始,所以此一设定更增加了真实性,而不是简单的平面波而已。当然,稳定态的解不会因为我们的初始条件而有所影响。
FhY#3-jH  
&,G2<2_b  
energy/norm 1 1 # normalize energy qI7KWUR  
此行调整光线的强度,不需要改变其外形,所以其总能量将会是归一化的。我们将会量测能量在每次传递后并减1,此一差异将表示出能量的损失。
KJQ8Yhq  
pass = 0 # initialize variable lFt!  
将pass这个变数设为0
9#U]?^DJ@  
reson/run 100 5n2!Y\  
执行reson此一宏100次,有时候我们会需要执行超过100次或少于100次的执行得到稳定 8WQ#)  
的效能。
&zy%_U2%  
title Energy loss per pass af | mk@  
定义下式绘图所使用的标题
F_:zR,P%#  
plot/watch plot1.plt # set plot name Ty&1R?  
此指令建立绘图文件名称。绘图数据将会储存在此一档案中。Watch程序会自动的显示绘图数据并自动更新数据,当新的绘图数据建立在同一个文件名称中。Watch将会针对不同的文件名称建立不同的绘图窗口。可以让我们同时观察到许多图形。
G(wK(P0j  
plot/udata min=-.05 max=.0 `ZEFH7P  
此行画出在宏中使用udata/set所收集的数据。最小及最大值的定义更有效的显示出损失。
D^O[_/i&  
title diffraction mode shape zs]ubJC@  
此行定义下图的标题
hOk9y=  
set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 ^yB]_*WJ  
set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 !Q|a R  
第一行定义网格线密度为32x32。第二行定义绘图宽度为0.05 x 0.05 cm。此指令让绘图区域正好足够绘出主要的光线部份。
")MHP~ ?  
plot/watch plot2.plt # set plot name ^AU-hVj  
此行定义新的绘图档案。Watch将会定义新的绘图窗口给新的档案。
UZs '[pm)  
plot/iso 1 ho{%7\  
此行定义等比例图显示共振图的模态在100次的传递后。因为我们开始于随机数噪声,经过100步 'e]>lRZ  
之后并未完全收敛,还有一些低阶的Hermite-gaussian模式存在。如果我们执行更多步计算,终究会得到期待的稳定高斯模态。
qX\85dPn@}  
执行此一档案只要输入read/disk resonator.inp就可执行刚才输入的指令 u~uz=Yse  
]*| hd/j  
79>x/jZka  
QQ:2987619807 H6`k%O*  
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