摘要在本论文中，先对有关激光谐振腔以及其输出横模的基本知识做了简单的介绍，针对不同的腔型和光学元件，运用菲涅尔-基尔霍夫衍射公式，对它们进行数值积分，从而来得到它们的自在现模。通过将Matlab软件用作仿真平台，然后再配合自再现模的积分方程, Fox-Li数值迭代算法等，编写和完善相对应的模拟程序，对不同的腔型的输出横模进行数值模拟，演示自在现模的形成过程，再对不同初始入射场模拟结果加以分析，以及模拟出对输出光场稳定时需要的迭代次数，然后编辑GUI界面，将模拟结果通过GUI界面清晰的表现出来86078

毕业论文关键词激光谐振腔;横模;  Fox-Li;数值迭代法;Matlab

毕业设计说明书外文摘要

Title  Simulation for the Output Modes of Laser Resonator

Abstract In this paper, the laser resonator and the basic knowledge of the output transverse mode about the cavity type and different optical elements are briefly introduced。Using the Fresnel Kirchhoff diffraction formula and numerical integration,Output modes can be obtained。 We usethe Matlab software simulation platform, and then improvethe preparation simulation program with the integral equation of self-reproductive mode and Fox-Li numerical iteration algorithm。 Thetransverse modes of output cavity of different incident fieldsare demonstrated。 The different initial incident field, and the number of iterations needed for the stable output light field are analyzed。 Finally, the GUI interface is built, and the simulation results are clearly demonstrated through the GUI interface。

KeywordsLaser resonator;  Transverse mode;  Fox-Li numerical iteration; Matlab

目   次

1  绪论1

1。1  课题背景1

1。2  课题目的1

1。3  研究方法1

2  激光谐振腔以及自在现模的理论知识3

2。1  光学谐振腔3

2。2   自再现模的概念和积分方程4

2。3Fox-Li数值迭代算法5

3  平行平面腔的输出横模编程和仿真模拟8

3。1  条形腔 8

3。2  矩形腔 11

3。3  圆形腔 13

3。4  倾斜腔 15

4Matlab软件与GUI界面的设计18

结论22

致谢23

参考文献24

1  绪论

激光在上个世纪60年代发明之后，到如今的2016年，已经有了56年的历史了，在这段时间中，无论是在理论中，还是在实际应用与研究中，都有了质的飞跃，对人类社会的生活产生了巨大且深刻的影响，在农业、通讯、工业、医学、国防等等，都有着大量的应用，和激光相关的产业，在全球，目前已经有着超过了千亿美元的年产值。论文网

激光器与普通光源最重要的分别处，就是它拥有一个谐振腔，正是这个谐振腔的存在，很大程度的增加了激光增益介质受激放大作用的长度，从而形成了光的高亮度，这对了光源发光的方向性有这巨大的提高。在本论文中，研究的重点，就是对不同腔镜的输出横模进行的仿真模拟，通过利用和研究菲涅尔-基尔霍夫衍射公式以及Fox-Li数值迭代算法的相关知识，然后再利用Matlab软件的绘图工具，编写和完善相关的模拟程序，对不同的初始光场进行数值模拟，使用电脑眼石自在现模的形成过程，并对模拟结果进行相关的分析。

1。1 课题背景

激光的发展，就要从一九一七年开始看起了，著名的科学家爱因斯坦在研究黑体辐射理论时，提出了光的受激辐射的概念，他给出了激光产生的可能，在一九六零年的七月，美国科学家梅曼(Maiman)宣布，他设计了，并且成功的做出了世上第一个掺铬的红宝石固体激光器（Ruby Laser）,再看我们中国的科学家，邓锡铭和王之江也紧接着在第二年，成功制造出了中国的第一个红宝石激光器，而从那个时代起，在继固体激光器的制作以后，气体激光器、原子激光器、离子激光器、半导体激光器等等，都相继问世，激光凭借着它定向性极好、亮度极高、颜色极纯，而且能量非常大等特性受到了人们的高度关注，被广泛地运用于军事、工业、信息、医学、生活等等各个领域，目前，高功率连续激光器已经成为了激光应用中的重点研究和发展项目之一，而限制其发展和应用的一个关键因素就是激光的光束质量，长久以来，人们在理论和实验上都对如何提高功率连续激光器的光束质量做了大量的研究，主要的成就，是通过使用控制光学谐振腔来提高光束质量，通过学习激光谐振腔有关的理论知识，我们可以知道，激光谐振腔是决定激光模式分布的重要因素，同时激光的模式分布又与光束文献综述质量有着十分紧密的联系，因此，对激光的模式进行更深一步的研究，可以帮助我们更好地提高光束的质量，从而寻找到更为合适的谐振腔腔型，以便更好地服务军事、医疗、通讯等行业[1]。