文献综述:
典型激光谐振腔输出横模的数值仿真
摘要:本次研究熟悉掌握了谐振腔模式的经典理论中的方形镜共焦腔、圆形镜共焦腔的模式解析解。,并且运用菲涅尔-基尔霍夫衍射公式,进行数值积分求解自再现模积分方程。运用MATLAB软件演示自再现模的形成过程,分析不同初始入射场模拟结果。对方形镜对称共焦腔、圆形镜对称共焦腔甚至更复杂的谐振腔的横向光场分布进行仿真研究。研究结果有助于对自再现模的形成过程形成直观的认识,有助于对激光器横模的光场分布规律的理解和掌握。模拟的结果对激光器参数设计等也有一定的参考价值。
关键字:激光谐振腔模式 数值模拟 计算机仿真再现
一、引言
激光器自1960年T.H.梅曼制造出第一台红宝石激光器开始,就一直是发展的热门方向,全世界也有数以万计的科研工作者对其研究,激光原理在理工科专业的本科阶段也是重要的课程。
这次研究就是从能够理解熟悉菲涅尔-基尔霍夫衍射公式和激光谐振腔自再现模的概念、方形镜共焦腔、圆形镜共焦腔的模式解析解开始,对方形镜对称共焦腔、圆形镜对称共焦腔甚至更复杂的谐振腔的横向光场分布进行仿真研究,并运用这个模型来对再现模的形成过程有直观的认识,理解和掌握激光器横模光场分布的规律。
二、菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
为了描述波的传播过程,惠更斯提出了关于子波的概念,认为波面上每一点可看作次球面子波的波源,下一时刻新的波前形状由次级子波的包络面所决定。菲涅耳引入干涉的概念,补充了惠更斯原理,认为子波源所发的波应该是相干的,空间光场是各子波干涉叠加的结果。基尔霍夫进一步用格林函数方法求解波动方程得到惠更斯-菲涅耳原理的数学形式,也就是菲涅耳-基尔霍夫衍射公式。
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