激光在自再现横模形成及兰姆凹陷法稳频的计算机仿真
关键词 自再现模 Fox-Li迭代法 兰姆凹陷稳频 Matlab
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Computer simulation of the self-reproducing mode and Lamb-dip frequency stabilization
Abstract
Firstly, this paper introduces the theory of the laser resonator, which is closely related to the self-reproducing mode. Then the forming process of the self-reproducing mode is reviewed. According to the Fox-Li iterative method and different resonance cavities, the amplitude and phase distribution outputs of different initial conditions are given. The second part describes the inhomogeneous broadening mechanisms for the general gas laser, and gives gain coefficient expressions and the output power expression of single-frequency laser. Based on this, the causes of Lamb-dip and the principle of Lamb-dip frequency stabilization are described. Finally, the simulation of Lamb-dip frequency stabilization method is introduced. The process can be clearly described by the simulation.
Keywords self-reproducing mode Fox-Li iterative method Lamb-dip frequency stabilization
Matlab
目 次
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 激光自再现模研究现状 1
1.3 兰姆凹陷法稳频研究现状 2
1.4 课题目标 2
2 谐振腔与自再现模 3
2.1 谐振腔 3
2.2 自再现模 4
3 平行平面腔自再现模算法与模拟 8
3.1 条形腔 8
3.2 方形腔 9
3.3 圆形腔 11
3.4 倾斜条件下的条形腔 13
4 激光稳频 15
4.1 非均匀增宽 15
4.2 增益系数 16
4.3 单频激光器的输出功率与兰姆凹陷 19
4.4 兰姆凹陷法稳频原理 21
5 兰姆凹陷法稳频仿真 23
5.1 兰姆凹陷的仿真 23
5.2 兰姆凹陷稳频原理仿真 26
5.3 稳频过程的动态仿真 28
结论 31
致谢 32
参考文献33
1 引言
1.1 课题背景
有关激光理论的建立始于上世纪初，著名科学家爱因斯坦在研究黑体辐射理论时，把自发辐射和受激辐射这两个概念引入到人们的视野。自上世纪优尔十年代，第一台红宝石固体激光器诞生以来，人们就开始重视激光。也正是因为激光拥有着亮度高、相干性好、方向性好等特点，使得它在工业新型加工、激光医疗、激光通信等高科技领域在有着广泛的应用。激光束的质量的好坏关系着激光的应用的实现，制约着激光技术的发展。我们知道，激光的产生有三个条件：合适的泵浦源，工作介质，以及谐振腔。而谐振腔作为激光产生的设备，它实现了选模和光轴上的光波模式反馈的功能。理解自再现模的形成过程离不开激光的谐振腔，谐振腔的不同状态影响着激光束的质量。在激光应用中，谐振腔自再现模形成这一问题有着重要的理论和实践意义[1]。要想充分理解激光的特性，更好的设计激光器件、装调激光设备，就必须理解自再现模的形成。利用计算机模拟激光自在现模的过程有利于帮助理解激光是怎样形成的，掌握激光模式分布的特点，更好的提高激光束质量，同时又可以相对便利的针对不同种类的谐振腔进行结构调整，有助于提高设计激光器的效率。