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infotek 2025-07-23 08:01

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: wb l&  
uVrd i?3  
     (11.1) C~/a-  
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。 /7YIn3  
KbeC"mi  
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%。 ^ [@ ,  
cbTm'}R(G  
GLAD的计算与该理论相符甚好。 a&? :P1$  
ep{FpB  
_oeS Uzq.  
参考文献 =UWI9M*sz  
4o[{>gW  
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 qx-;F~0  
F:S}w   
k8zI(5.>  
C 谐振腔参数 w``U=sfmV  
---------------------------------------- ]D\D~!R  
等效菲涅尔数      0.5 Zj'9rXhrM1  
放大倍率          2 sFRQe]zCcP  
腔长              90cm )9]PMA?u  
孔径1半径       0.3cm {+>-7 9b  
孔径2半径      0.6cm ;Rl x D 4p  
----------------------------------------- f3y=Wxk[  
jnwu9PQ  
## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值 c7H^$_^=  
## pass_number变量是为了计数宏运行次数,同时作为标题输入参数 U]rRQ d/:;  
##变量stop用于测试收敛,并将值传递到if语句以退出宏 `Urhy#LC  
###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 fp"W[S|uL  
variable/dec/int pass_number          # 声明pass_number变量为整数 ;!Fn1|)  
variable/dec/int STOP TEST            # 声明确定收敛的开关 5|)W.*Q  
=Dj#gV  
####定义一个宏,它是一系列命令,通过空腔表示一个循环 Tw<q,O  
macro/def conres/over     # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息 TWX.D`W  
pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器 n+M<\  
clap/cir/no 1 .3                        # 孔径1 定义 5[0?g@aO  
mirror rad=180                       # 凸面反射镜,曲率半径r=180 #GFr`o0$^  
prop 90                              # 向后传播90cm E!F^H^~$8  
mirror rad=360.                        # 凹面镜 -mh3DhJ,  
clap/cir/no 1 .7                        # 孔径2定义 g<qaXv  
prop 90 # 向前传播90cm {_*yGK48n  
variable/set Energy 1 energy           # 将光束的能量存在变量Energy /yZcDK4  
write/screen/on  # 写屏 Q+{n-? :  
udata/set pass_number pass_number Energy-1  #储存光束能量的变化量 &H+xzN  
gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP  # store convergence test in STOP # +b 6v!7_  
gain/eigenvalue/show 1  # 显示本征值 ^<6[.)  
energy/norm 1 1  #光束能量进行归一化 19#\+LWA  
if STOP macro/exit  # 条件退出   8{ I|$*nB  
if [!TEST] then  #TEST值为0, 执行语句 l U]nd[x  
title resonator mode pass = @pass_number   -nwypu  
plot/l xrad=.75   % ] U  
endif |uJ%5y#  
macro/end ~V6D<  
_yT Ed"$  
###初始化变量 B)UZ`?>c  
pass_number = 0  # 往返次数初始化为0 # vih9 KBT  
field_radius = 1.6  #调整场半径 W%w~ah|/]  
y1#1Ne_  
c##建立初始单位和高斯场分布 2~2 O V  
array/set 1 128  #设置矩阵为128*128 /mZE/>&~ ,  
units/field 1 field_radius  # 定义单位 ),!qTjD  
wavelength/set 1 10.  # 定义波长 W@esITr  
gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3  #能量收敛准则的分数变化设置 |':{lH6+1  
|vC~HJpuv'  
c#调用宏请求最多30个传递,并在收敛条件下退出 GA.8@3  
gain/eigenvalue/set 1   1 -b_~DF  
plot/screen/pause 3 `GLx#=Q  
TEST = 1   eJX#@`K  
resonator/name conres  #设置谐振腔名字 rZpXPI  
resonator/eigen/test 1  #寻找本征值 qxj(p o  
TEST = 0   uw8f ~:LT  
pass_number = 0  #往返次数初始化为0 p K$`$H  
clear 1 0                                  #光束初始化为0 v` r:=K  
noise 1 1                                 #从噪声开始 w2'5#`m  
resonator/run 30                         #宏运行30次 |l!aB(NW  
title ex 11: energy per step                #设置图形的标题 Z30A{6}  
plot/watch ex11a_1.plt    #设置图形窗口的名称 *K; ~!P  
plot/udata max=0   #设置横坐标范围 Qg/rRiV  
 AOx[  
###绘制汇聚场分布 v-Sd*( 6  
title ex 11: resonator pass no. @pass_number  #设置图形的标题 8b=_Y;  
plot/watch ex11a_2.plt             #设置图形窗口的名称 P'rb%W  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64           >-c8q]()ly  
obs 1 .3                           K> e7pu  
title ex 11: outcoupled beam        #设置图形窗口的名称 !_(Tqyg&  
plot/watch ex11a_3.plt             :E?V.  
plot/liso 1 xrad=.75 ns=64         g\AY|;T  
BJ0?kX@  
c##应用透镜并传播到远场 &m vSiyKX  
lens/sph 1 100                   ,z?':TZ  
prop 100                         ch]29  
title ex 11: far-field pattern  #设置图形窗口的名称,画出远场模式 [00m/fT6  
plot/watch ex11a_4.plt             xN(|A}w  
plot/liso 1 ns=64                 2T`!v  
wQLSf{2  
c###生成环围功率表 i mM_H;-X  
encircled/calculate/energy 1       [S<";l8  
encircled/udata 1                 l;V173W=&  
title ex 11: encircled energy       |cY`x(?yP  
plot/watch ex11a_5.plt # &.ACd+Cd  
plot/udata 1 min=0. max=1. # \j.:3X r  
end P|> ~_$W  
图1.刮刀镜镜前会聚横模 ?%kV?eu'  
\Og+c%  
图2.单程能量损失图
E)3NxmM#  
图3 mBC+6(5V  
v8D C21pb  
图4.刮刀镜镜后会聚横模 .sA.C] f  
:H[6Lg\*  
图5.准直谐振腔的远场分布 YoE3<[KD(  
mcok/,/  
图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线
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