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激光諧振腔模式研究的數值矩陣方法論文詳細說明

3853934 2020-03-10 | pdf | 1.28 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

　　光束質量決定了激光的聚焦特性和傳輸特性，它與激光諧振腔內的光場模式密切相關，因而光腔模式的相關計算在機加工和光測量等激光應用領域有著非常重要的意義。模式的計算對于諧振腔腔型的設計、外光路設計和光束整形具有指導作用。諧振腔模式的經典理論僅給出了部分簡單腔型（如平平腔、圓形鏡共焦腔）的模式解析解；在激光器的不斷發展中出現了各種新的腔型和光學元件，對此，解析法通常難以實施，而必須采用各種數值計算方法，如厄米-高斯展開法、快速傅立葉變換法（FFT）、有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）。特別是有限元法，它具有適應性強、精度高等特點，在導波光學領域中得到了非常廣泛的應用，在激光諧振腔模式計算中也有應用，但僅限于無介質腔的理想狀況。本文結合諧振腔模式計算的特點，提出了基于有限元的傳輸矩陣方法，其主要特點是：可求解多個模式、適用于復雜腔型的計算，并很容易判斷諧振腔鑒別模式的能力。首先，通過對圓形鏡共焦腔模式進行了分析，驗證了方法的精度和適用性，同時，顯示了該方法與傳統方法相比的幾個主要優點。然后分別計算了無源正支非穩腔和有源正支非穩腔的模式分布情況，對比文獻，證實該方法用于有源腔的有效性，從而率先將該方法應用到有增益介質的非穩諧振腔模式分析，使其可應用于科研與工程實際中。最后，介紹了開發非穩諧振腔模式計算軟件的編程思路和方法。