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infotek 2023-02-16 08:28

GLAD:共焦非稳腔模拟仿真

Qmh(+-Mp(  
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: lSsFI30  
sn-+F%[  
     (11.1) x?& xz;  
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。 WiCM,wDi  
J+*Y)k  
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%。 |N3 Co B  
U=1`. Ove  
GLAD的计算与该理论相符甚好。 .&!{8jBX  
c!FjHlAnP  
-(,6w?  
参考文献 H {Wpf9_ K  
Dve5m=  
A. E. Siegman and H. Y. Miller, “Unstable Optical Resonator Loss Calculations Using Prony Method,” Appl. Opt. Vol. 9, No. 12, p. 2729 (1970). xB]v  
R$,iDv.jI  
/ {bK*A!  
C 谐振腔参数 ee?M o`  
---------------------------------------- *bC^X'  
等效菲涅尔数      0.5 HbVV]y  
放大倍率          2 %l P   
腔长              90cm ?mUu(D:7D  
孔径1半径       0.3cm dWWkO03 |  
孔径2半径      0.6cm S#z8H+'  
----------------------------------------- y:Ab5/bHy  
E|#R0n*  
## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值 Kt7x'5  
## pass_number变量是为了计数宏运行次数,同时作为标题输入参数 'aWZ#GS*  
##变量stop用于测试收敛,并将值传递到if语句以退出宏 SJr:  
###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 h>Pg:*N,(  
variable/dec/int pass_number          # 声明pass_number变量为整数 UR=s{nFd  
variable/dec/int STOP TEST            # 声明确定收敛的开关 31;T$5v1  
@z RB4d$  
####定义一个宏,它是一系列命令,通过空腔表示一个循环 z=pV{ '  
macro/def conres/over     # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息 wLSYzz  
pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器 Vb#@o)z  
clap/cir/no 1 .3                        # 孔径1 定义 9\0 K%LL  
mirror rad=180                       # 凸面反射镜,曲率半径r=180 A^pp'{ !.  
prop 90                              # 向后传播90cm zSXC  
mirror rad=360.                        # 凹面镜 a];g  
clap/cir/no 1 .7                        # 孔径2定义 H)+kN'J  
prop 90 # 向前传播90cm 1dO8[5uM7a  
variable/set Energy 1 energy           # 将光束的能量存在变量Energy qnRzs  
write/screen/on  # 写屏 :_zKUv]  
udata/set pass_number pass_number Energy-1  #储存光束能量的变化量 C(Y6 t1  
gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP  # store convergence test in STOP # +yI^<BH  
gain/eigenvalue/show 1  # 显示本征值 m(P)oqwM  
energy/norm 1 1  #光束能量进行归一化 0G 1o3[F  
if STOP macro/exit  # 条件退出   PSE| 4{'  
if [!TEST] then  #TEST值为0, 执行语句 __c_JU  
title resonator mode pass = @pass_number   DyZ90]N  
plot/l xrad=.75   pwC/&bu  
endif xU"qB24]=  
macro/end 1w^[Eno$$  
mm`3-F|  
###初始化变量 0/]vmDr  
pass_number = 0  # 往返次数初始化为0 # OK}"|:hrd  
field_radius = 1.6  #调整场半径 #"JU39e  
=SnR9In  
c##建立初始单位和高斯场分布 !:e qPpz  
array/set 1 128  #设置矩阵为128*128 PEl]HI_H  
units/field 1 field_radius  # 定义单位 M(jH"u&f  
wavelength/set 1 10.  # 定义波长 1hG O*cq!  
gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3  #能量收敛准则的分数变化设置 M3kE91  
mY( _-[W  
c#调用宏请求最多30个传递,并在收敛条件下退出 XQ+hTtP  
gain/eigenvalue/set 1   K gX)fj  
plot/screen/pause 3 T5;D0tM/  
TEST = 1   8msDJ {,X  
resonator/name conres  #设置谐振腔名字 ]0le=Ee^%  
resonator/eigen/test 1  #寻找本征值 -y( V-  
TEST = 0   ,Pm/ci( s  
pass_number = 0  #往返次数初始化为0 rl=_ "sd=  
clear 1 0                                  #光束初始化为0 s q KkTG3  
noise 1 1                                 #从噪声开始 '*; rm*n  
resonator/run 30                         #宏运行30次 k5YDqG n'q  
title ex 11: energy per step                #设置图形的标题 5 S& >9l  
plot/watch ex11a_1.plt    #设置图形窗口的名称 TW0^wSm  
plot/udata max=0   #设置横坐标范围 =qvU9p2o  
5KSsRq/8"  
###绘制汇聚场分布 ;4IP7$3G  
title ex 11: resonator pass no. @pass_number  #设置图形的标题 IM/\t!*7  
plot/watch ex11a_2.plt             #设置图形窗口的名称 )%7A. UO)  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64           \^cn}db)  
obs 1 .3                           0*/~9n-Vl  
title ex 11: outcoupled beam        #设置图形窗口的名称 R YNz TA  
plot/watch ex11a_3.plt             {cA )jW\'  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64         @:I/lg=Qd  
4`F*] Ft  
c##应用透镜并传播到远场 =l+p nG  
lens/sph 1 100                   @C2<AmY9q*  
prop 100                         e1-=|!U7#  
title ex 11: far-field pattern  #设置图形窗口的名称,画出远场模式 Jd;1dYkH:  
plot/watch ex11a_4.plt             7>LhXC  
plot/liso 1 ns=64                 K\q/JuDfc  
;`+,gVrp  
c###生成环围功率表 ?*;zS%93U9  
encircled/calculate/energy 1       ^5+-7+-S  
encircled/udata 1                  2~)]E#9  
title ex 11: encircled energy       [% jg;m  
plot/watch ex11a_5.plt # {~"=6iyj  
plot/udata 1 min=0. max=1. # 9[! Hz)|X  
end x1~`Z}LX0  
图1.刮刀镜镜前会聚横模 or<JjTJ\o_  
^ =ikxZyO  
图2.单程能量损失图
-*EJj>x  
图3 [I9d  
w~9gZ&hdp  
图4.刮刀镜镜后会聚横模 ZttL*KK  
 P/Z o  
图5.准直谐振腔的远场分布 K^S#?T|[9  
<O WPG,  
图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线
p,+~dn;=  
/_O-m8+ 4m  

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