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：

   (11.1)

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。

 

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%。

 

GLAD的计算与该理论相符甚好。

参考文献

 

A. E. Siegman and H. Y. Miller, “Unstable Optical Resonator Loss Calculations Using Prony Method,” Appl. Opt. Vol. 9, No. 12, p. 2729 (1970).

 

 

C 谐振腔参数

----------------------------------------

等效菲涅尔数   0.5

放大倍率     2

腔长       90cm

孔径1半径    0.3cm

孔径2半径   0.6cm

-----------------------------------------

 

## ENEGY/GNORM 归一化每一次传递之后的光束能量为分配的值

## pass_number变量是为了计数宏运行次数，同时作为标题输入参数

##变量stop用于测试收敛，并将值传递到if语句以退出宏

###变量field_radius用于在宏结束后初始化数组并重新调整场半径 

variable/dec/int pass_number     # 声明pass_number变量为整数

variable/dec/int STOP TEST      # 声明确定收敛的开关

 

####定义一个宏，它是一系列命令，通过空腔表示一个循环

macro/def conres/over  # 声明宏conres /新信息覆盖旧信息

pass_number = pass_number + 1 list #增量计数器

clap/cir/no 1 .3            # 孔径1 定义

mirror rad=180            # 凸面反射镜，曲率半径r=180

prop 90               # 向后传播90cm

mirror rad=360.            # 凹面镜

clap/cir/no 1 .7            # 孔径2定义

prop 90 # 向前传播90cm

variable/set Energy 1 energy      # 将光束的能量存在变量Energy

write/screen/on # 写屏

udata/set pass_number pass_number Energy-1 #储存光束能量的变化量

gain/converge/test ibeams=1 nstore=STOP # store convergence test in STOP #

gain/eigenvalue/show 1 # 显示本征值

energy/norm 1 1 #光束能量进行归一化

if STOP macro/exit # 条件退出 

if [!TEST] then #TEST值为0， 执行语句

title resonator mode pass = @pass_number 

plot/l xrad=.75 

endif

macro/end

 

###初始化变量

pass_number = 0 # 往返次数初始化为0 #

field_radius = 1.6 #调整场半径

 

c##建立初始单位和高斯场分布

array/set 1 128 #设置矩阵为128*128

units/field 1 field_radius # 定义单位

wavelength/set 1 10. # 定义波长

gain/converge/set eps1=.005 eps2=.001 npoints=3 #能量收敛准则的分数变化设置

 

c#调用宏请求最多30个传递，并在收敛条件下退出

gain/eigenvalue/set 1 

plot/screen/pause 3

TEST = 1 

resonator/name conres #设置谐振腔名字

resonator/eigen/test 1 #寻找本征值

TEST = 0 

pass_number = 0 #往返次数初始化为0

clear 1 0                 #光束初始化为0

noise 1 1                 #从噪声开始

resonator/run 30             #宏运行30次

title ex 11: energy per step        #设置图形的标题

plot/watch ex11a_1.plt  #设置图形窗口的名称

plot/udata max=0  #设置横坐标范围

 

###绘制汇聚场分布

title ex 11: resonator pass no. @pass_number #设置图形的标题

plot/watch ex11a_2.plt       #设置图形窗口的名称

plot/liso 1 xrad=.75 ns=64      

obs 1 .3              

title ex 11: outcoupled beam    #设置图形窗口的名称

plot/watch ex11a_3.plt       

plot/liso 1 xrad=.75 ns=64     

 

c##应用透镜并传播到远场

lens/sph 1 100          

prop 100             

title ex 11: far-field pattern #设置图形窗口的名称,画出远场模式

plot/watch ex11a_4.plt       

plot/liso 1 ns=64         

 

c###生成环围功率表

encircled/calculate/energy 1    

encircled/udata 1         

title ex 11: encircled energy    

plot/watch ex11a_5.plt #

plot/udata 1 min=0. max=1. #

end

 

图1.刮刀镜镜前会聚横模

 

 

图2.单程能量损失图

 

图3

 

 

图4.刮刀镜镜后会聚横模

 

 

图5.准直谐振腔的远场分布

 

 

图6.使用PIB命令的包围圆能量曲线