激光原理与技术课程设计(matlab仿真)

1、电 子 科 技 大 学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA激光原理与技术课程设计课 程 教 师： 作 者 姓 名： 学 号： 题目一：编程计算图示谐振腔的稳定性与光焦度1/F的关系。可取R1=, R2=, l1=250mm, l2=200mm。，用matlab程序计算光线在腔内的轨迹，演示腔稳定和不稳定时光线在腔内往返次数增加时光线轨迹。初始光线参数可以任意选择。利用matlab编程如下：clear,clcL1=250;L2=200;R1=inf;R2=inf;syms d;T=1,L1;0,1*1,0;-d,1*1,

2、L2;0,1*1,0;-2/R2,1*1,L2;0,1*1,0;-d,1*1,L1;0,1*1,0;-2/R1,1;A=T(1,1);B=T(1,2);C=T(2,1);D=T(2,2);h=(A+D)/2;ezplot(h,0,0.012)title(谐振腔的稳定性);xlabel(透镜光焦度D（/mm）);ylabel(等效g1g2)运行结果：题目二：计算输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度1/F的关系。利用matlab编程如下：clear,clcL1=250;L2=200;R1=inf;R2=inf;w1=0.5*10-3;syms dT1=1,L2;0,1*1,0;-2/R2,1*1,

3、L2;0,1*1,0;-d,1*1,L1;0,1*1,0;-2/R1,1*1,L1;0,1*1,0;-d,1;A1=T1(1,1);B1=abs(T1(1,2);C1=T1(2,1);D1=T1(2,2);h1=(A1+D1)/2;W1=(w1*B1/pi)(1/2)/(1-h12)(1/4);T2=1,0;-2/R2,1*1,L2;0,1*1,0;-d,1*1,L1;0,1*1,0;-2/R1,1*1,L1;0,1*1,0;-d,1*1,L2;0,1;A2=T2(1,1);B2=abs(T2(1,2);C2=T2(2,1);D2=T2(2,2);h2=(A2+D2)/2;W2=(w1*B2/

4、pi)(1/2)/(1-h22)(1/4);figure (1)ezplot(W1,0,0.012);title(透镜上的光斑半径);xlabel(透镜光焦度D（/mm）);ylabel(光束半径)figure (2);ezplot(W2,0,0.012)title(输出镜上的光斑半径);xlabel(透镜光焦度D（/mm）);ylabel(光束半径)figure (3);h1=ezplot(W1,0,0.012);hold on h2=ezplot(W2,0,0.012);set(h2,color,r)title(透镜和输出镜上的光斑半径);xlabel(透镜光焦度D（/mm）);ylabe

5、l(光束半径)运行结果：题目三：取使谐振腔稳定的F值，计算腔内模式半径与z的关系。利用matlab编程如下：clear,clcL1=250;L2=200;R1=inf;R2=inf;F=125;wl=0.5*10-3;T=1,0;-2/R1,1*1,L1;0,1*1,0;-1/F,1*1,L2;0,1*1,0;-2/R2,1*1,L2;0,1*1,0;-1/F,1*1,L1;0,1;A=T(1,1);B=T(1,2);C=T(2,1);D=T(2,2);qm=1/(2*C)*(D-A)+i*2*sqrt(1-(A+D)2/4); A=1;B=0;C=-2/R1;D=1;q1=(A*qm+B)/

6、(C*qm+D);z0=real(q1);f=imag(q1);w0=sqrt(f*wl/pi);z=0:L1;w=w0*sqrt(1+(z+z0).2/f2);plot(z,w),hold onA=1;B=L1;C=0;D=1;q2=(A*q1+B)/(C*q1+D);A=1;B=0;C=-1/F;D=1;q3=(A*q2+B)/(C*q2+D);z0=real(q3);f=imag(q3);w0=sqrt(f*wl/pi);z=0:L2;w=w0*sqrt(1+(z+z0).2/f2);plot(z+L1,w),hold onA=1;B=L2;C=0;D=1;q4=(A*q3+B)/(C*

7、q3+D);A=1;B=0;C=-2/R2;D=1;q5=(A*q4+B)/(C*q4+D);z=0:L2;w=w0*sqrt(1+(z+z0).2/f2);plot(z+L1,w),hold onA=1;B=L2;C=0;D=1;q6=(A*q5+B)/(C*q5+D);A=1;B=0;C=-1/F;D=1;q7=(A*q6+B)/(C*q6+D);z0=real(q1);f=imag(q1);w0=sqrt(f*wl/pi);z=0:L1;w=w0*sqrt(1+(z+z0).2/f2);plot(z,w),hold onA=1;B=L1;C=0;D=1;q8=(A*q7+B)/(C*q7

8、+D);title(光斑半径与z的关系);xlabel(透镜光焦度D（/mm）);ylabel(光束半径)运行结果：题目四取不同的l1值和R1值，计算谐振腔的稳定性，输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度1/F的关系。由于此处matlab程序与前雷同，只显示结果。（1） 取L1=200,R1=1000; （2） 取L1=200,R1=-1000;题目五进行光线追迹，计算从M1出发，光线参数为(r0, q0)的光线在腔内往返传播的轨迹。（1） 取 r=0.1;theta=0.1;F=100；利用matlab编程如下：clear,clcn=10;L1=200;L2=200;R1=inf;R2=inf

9、;F=100;r=0.1;theta=0.01;I=r;theta;T=1,L1;0,1*1,0;-1/F,1*1,L2;0,1*1,0;-2/R2,1*1,L2;0,1*1,0;-1/F,1*1,L1;0,1*1,0;-2/R1,1;A=T(1,1);B=T(1,2);C=T(2,1);D=T(2,2);h=(A+D)/2;d=1/F;x1=linspace(0,L1,L1);x2=linspace(L1,L1+L2,L2);for i=1:n y=I(1,1)+I(2,1)*x1; plot(x1,y),hold on I=1,0;-1/F,1*1,L1;0,1*I; y=I(1,1)+I

10、(2,1)*(x2-L1); plot(x2,y),hold on I=1,0;-2/R2,1*1,L2;0,1*I; y=I(1,1)+I(2,1)*(L2-(x2-L1); plot(x2,y),hold on I=1,0;-1/F,1*1,L2;0,1*I; y=I(1,1)+I(2,1)*(L1-x1); plot(x1,y),hold on I=1,0;-2/R1,1*1,L1;0,1*I;endtitle(光线追迹);xlabel(z（mm）);ylabel(光束位置)运行结果:光线追迹模拟m=10次光线追迹模拟m=20次光线追迹模拟m=50次光线追迹模拟m=100次光线追迹模拟m=500次（2） 取 r=0.1;theta=0.1;F=300；运行结果:光线追迹模拟m=10次光线追迹模拟m=20次光线追迹模拟m=50次光线追迹模拟m=100次光线追迹模拟m=500次作业补充题：用matlab画出A（t）和A2（t）,取N=3，E0=1，L=100mm。matlab编程如下：syms tN=3;E0=1;L=0.1;c=3*108;w=pi*c/L;A=E0*sin(1/