GLAD：共焦非稳腔模拟仿真

U2G\GU1 X   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： yM>c**9   ll6~8PN        (11.1) Lw3Z^G   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。 >ztv3^w   !W8$-iq   激光在腔中来回一次后，分布的单位是初始时的两倍。要开始另一次来回传输，单位需要缩放到原来的单位，根据Siegman和Miller理论，每个来回损耗大约为44%。 (;!&RZ   p`Ax)L\f   GLAD的计算与该理论相符甚好。 d kPfdK}G   X.g1 312~   4O2O0\o:   参考文献 n`}vcVL;   si)920?E&   A. E. Siegman and H. Y. Miller, “Unstable Optical Resonator Loss Calculations Using Prony Method,” Appl. Opt. Vol. 9, No. 12, p. 2729 (1970). 4SmhtC   e5MX5 T^   mhh8<BI   C 谐振腔参数 ^G=s<pp   ---------------------------------------- Dk/;`sXV   等效菲涅尔数      0.5 vX&Nh"0H&   放大倍率          2 3. Kh   腔长              90cm {G_ZEo#x8,   孔径1半径       0.3cm -$t# AYKz   孔径2半径      0.6cm =p$1v{L8   ----------------------------------------- )fv0H&g   1H%LUA   ## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值 Fj|C+;Q.   ## pass_number变量是为了计数宏运行次数，同时作为标题输入参数 7)z^*;x   ##变量stop用于测试收敛，并将值传递到if语句以退出宏 uTngDk   ###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 s-Bpd#G>/   variable/dec/int pass_number          # 声明pass_number变量为整数 L= hPu#&/   variable/dec/int STOP TEST            # 声明确定收敛的开关 Q!MS_ #O   Q R;Xj3]v   ####定义一个宏，它是一系列命令，通过空腔表示一个循环 GoZr[=d   macro/def conres/over     # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息 8h}o5B   pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器 1%t9ic   clap/cir/no 1 .3                        # 孔径1 定义 ^lf{IM-Y   mirror rad=180                       # 凸面反射镜，曲率半径r=180 BG/M3   prop 90                              # 向后传播90cm (;V6L{Rf>   mirror rad=360.                        # 凹面镜 dFK/   clap/cir/no 1 .7                        # 孔径2定义 *e!0ZB3J   prop 90 # 向前传播90cm K'Wg_ihA   variable/set Energy 1 energy           # 将光束的能量存在变量Energy `q".P]wtKN   write/screen/on  # 写屏 g&) XaF[!   udata/set pass_number pass_number Energy-1  #储存光束能量的变化量 _|`S9Nms   gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP  # store convergence test in STOP # NvQN   gain/eigenvalue/show 1  # 显示本征值 +.:- :   energy/norm 1 1  #光束能量进行归一化 .sgP3Ah   if STOP macro/exit  # 条件退出   C65( m   if [!TEST] then  #TEST值为0， 执行语句 FTsvPLIv"   title resonator mode pass = @pass_number   *v_+a:   plot/l xrad=.75    ".Luc7   endif h%9#~gJ})   macro/end -xPv]j$   +"'cSAK   ###初始化变量 +QGZ2_vW   pass_number = 0  # 往返次数初始化为0 # uPQ:}zL 2   field_radius = 1.6  #调整场半径 mbK$_HvU   7='lu;=,   c##建立初始单位和高斯场分布 6=0"3%jn@   array/set 1 128  #设置矩阵为128*128 $i;%n1VBg   units/field 1 field_radius  # 定义单位 Z.ky=vCt   wavelength/set 1 10.  # 定义波长 }w}2'P'T   gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3  #能量收敛准则的分数变化设置 |VQ17*4ff1   bj=kqO;*O   c#调用宏请求最多30个传递，并在收敛条件下退出 }4b 4<Sm_h   gain/eigenvalue/set 1   \]1qAF B5   plot/screen/pause 3 =W$ f+   TEST = 1   ;shhgz$   resonator/name conres  #设置谐振腔名字 yY_Zq\    resonator/eigen/test 1  #寻找本征值 Z9,-FO{#3-   TEST = 0   2+m%f"   pass_number = 0  #往返次数初始化为0 9`4M o+   clear 1 0                                  #光束初始化为0 ^{lcj   noise 1 1                                 #从噪声开始 n** W   resonator/run 30                         #宏运行30次 pyJY]"UHVE   title ex 11: energy per step                #设置图形的标题 >Z r f}H   plot/watch ex11a_1.plt    #设置图形窗口的名称 7u73v+9qn:   plot/udata max=0   #设置横坐标范围 +}[M&D   WdI9))J2S   ###绘制汇聚场分布 Y@B0.5U2   title ex 11: resonator pass no. @pass_number  #设置图形的标题 p8,Rr{   plot/watch ex11a_2.plt             #设置图形窗口的名称 GCm(3%{V%(   plot/liso 1 xrad=.75 ns=64           B|XrjI?   obs 1 .3                           iq*]CF   title ex 11: outcoupled beam        #设置图形窗口的名称 |mvY=t %   plot/watch ex11a_3.plt             v"ZNS   plot/liso 1 xrad=.75 ns=64         (dmLEt   &y_Ya%Z3*e   c##应用透镜并传播到远场 "sh*,K5x|   lens/sph 1 100                   + L(|?|i8   prop 100                         AQ+MjS,   title ex 11: far-field pattern  #设置图形窗口的名称,画出远场模式 AUjZYp   plot/watch ex11a_4.plt             D y+)s-8   plot/liso 1 ns=64                 $r+_Y/   W cOyOv   c###生成环围功率表 2[} O:   encircled/calculate/energy 1       &GYnGrw?@   encircled/udata 1                 rZ`+g7&^Fh   title ex 11: encircled energy       ETZE.a   plot/watch ex11a_5.plt # -@bOFClE   plot/udata 1 min=0. max=1. # eLFxGZZ   end !r^fX=X>'   图1.刮刀镜镜前会聚横模 o0ky]9 P   `st3iTLZY   图2.单程能量损失图 kA/4W^]Ws   图3 'aV])(Wm>   gI~B _0x   图4.刮刀镜镜后会聚横模 cPunMHD   {0L.,T~g+[   图5.准直谐振腔的远场分布 m4\e`nl   BN7]u5\7   图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线

Z=R 6?jU*n

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