激光原理課程設計--平行平面腔自再現模Fox-Li數值迭代解法及MATLAB實現

激光原理課程設計激光原理課程設計 題目方形鏡平行平面腔自再現模 Fox-Li 數值迭代解法及 MATLAB 實現 院院 系系 專業班級專業班級 學生姓名學生姓名 指導教師指導教師 提交日期提交日期 2012 年 4 月 15 日 激光原理課程設計 目目 錄錄 一、設計目的 1 二、設計要求和設計指標 1 三、設計內容 1 3.1 Fox-Li 平行平面腔的迭代解法 1 3.2 matlab 實現 3 3.2.1 3.2.1 迭代解法的過程迭代解法的過程3 3.2.2 3.2.2 程序實現程序實現 4 3.2.3 3.2.3 自再現模形成的判斷自再現模形成的判斷.6 3.3 GUI 界面的制作 .8 四、本設計改進建議 .9 五、設計感想 9 六、主要參考文獻 .9 附錄 激光原理課程設計 1 一、一、設計設計目的目的 為了加深對激光原理中Fox-Li平行平面腔的迭代解法的理解， 學習matlab的使用， 鍛煉運用數值方法解決專業問題的能力。 二、二、設計設計要要求求和設計指標和設計指標 在 matlab 用 Fox-Li 平行平面腔的迭代解法求得激光器腔鏡面上的光場分布。 求出距離鏡面中點為 x 處的光場的振幅 A 和相位 P，并作出二維圖像。在得出的一 維圖像的基礎上作出鏡面上光強的二維分布。 三、三、設計內容設計內容 3.1 Fox-Li 平行平面腔的迭代解法 諧振腔是激光器必備條件之一，它使激光反復通過增益物質，從而實現光的自激振 蕩。在激光的發展史上最早提出的是平行平面腔，又稱為 FP 腔，它由兩塊平行平面 反射鏡組成，第一臺紅寶石激光器的諧振腔就是用它來做成的。 對于開放式光腔，鏡面上穩態場分布的形成可以看成是光在兩個界面間往返傳播的 結果。因此，兩個界面上的場必然是互相關聯的一個鏡面上的場可以視為由另一個鏡 面上的場所產生，于是求解鏡面上穩態場的分布問題就歸結為求解一個積分方程。 考慮在開腔中往返傳播的一列波。設初始時刻在鏡 I 上有某一個場分布1u，則當波 在腔中經第一次渡越而到達鏡 II 時，將在鏡 II 上形成一個新的場分布2u，場2u經第 二次渡越后又將在鏡 I 上形成一個新的場分布3u。 每次渡越時， 波都將因為衍射損失一 部分能量，并引起能量分布變化，如此重復下去由于衍射主要是發生在鏡的邊緣附 近， 因此在傳播過程中， 鏡邊緣附近的場將衰落得更快， 經多次衍射后所形成的場分布， 其邊緣振幅往往都很小(與中心處比較) ，具有這種特征的場分布受衍射的影響也將比 較小。可以預期在經過足夠多次渡越之后，能形成這樣一種穩態場分布不再受衍射 的影響，在腔內往返一次后能夠“再現”出發時的場分布，即實現了模的“自再現” ， 具體過程圖 1 所示 激光原理課程設計 2 圖 1 開腔中自再現模的形成 光學中的惠更斯菲涅爾原理是從理論上分析衍射問題的基礎，該原理的嚴格數學 表示是菲涅爾基爾霍夫衍射積分。設已知空間任意曲面 S 上光波場地振幅和相位分布 函數為,yxu,由它所要考察的空間任一點 P 處場分布為,yxu，二者之間有以下關系 式 S ik dS e yxu ik yxucos1 ,

總結

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