激光原理与技术课程设计(matlab仿真)
激光原理课程设计
激光原理与技术课程设计---谐振腔自再现模式特性分析XXX uestc1.课程设计任务与要求LD课程设计任务与要求（1）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。
（2）计算输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度1/F的关系。
（3）取使谐振腔稳定的F值，计算腔内模式半径与z的关系。
（4）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。
（5）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2.实验原理分析1）光焦度与谐振腔稳定性的关系光学谐振腔的稳定性可以用光线往返一周后的【A B C D 】矩阵来描述，根据谐振腔稳定性条件可以判断，当 <1时为稳定腔，当>1时为非稳腔，当=1时为临界腔。
再用matlab 方法作图就可以画出光焦度D 与谐振腔稳定性的关系 2）光焦度与透镜和输出镜作图原理设腔内五个部分的【A B C D 】矩阵分别为 Tr1 Tl1 TF Tl2 Tr2,透镜和输出镜上的传播矩阵分别为T1=Tl1*Tr1*Tl1*TF*Tl2*Tr2*Tl2*TF 和T2=Tl2*TF*Tl1*Tr1*Tl1*TF*Tl2*Tr2;利用matlab 编程得到传播矩阵T1 T2，根据公式 ，用matlab 方法作图就可以画出光焦度D 与透镜和输出镜上光斑半径的关系。
3）z 与光斑半径作图原理算输出镜M2和透镜上的模式半径与光焦度D只要求得光腰半径w0的大小，就可以求出任意处z 的光斑半径大小，而光腰半径w0的大小可以用上述公式逆用求得，根据某一参考面【A B C D 】矩阵，可以求出该处光z,根据公式 作图就可以得到z 和光斑半径的关系。
w()z w =w()z w =4）光线追迹原理设从R1上射出的光线位置参数为【r ；θ】,则传播到透镜上的位置参数为【r F；θF】则二者存在关系式：【r F；θF】=TF*Tl1*【r ；θ】，在左腔镜中，X=0：l1;Y= r F+X θF 根据X，Y的关系就可以做出光线在左腔镜中的传播轨迹，经过透镜和被R2反射的光线也可以利用相同方法求出，重复上述过程，可以得到从某一范围发出的光线在谐振腔内的轨迹图。
激光原理课程设计
激光原理课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握激光原理的基本概念、产生机制、传播特性及其应用。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述激光的基本特性，如单色性、相干性和方向性。
2.解释激光产生的物理原理，包括激发态、稳态和放大过程。
3.分析激光的传播规律，如波动方程、干涉和衍射现象。
4.探讨激光在各个领域的应用，如通信、医疗、加工等。
在技能目标方面，学生将能够：1.运用数学方法解决激光相关问题，如波动方程的求解。
2.进行简单的激光实验，如激光器的搭建和特性测量。
3.分析实际应用中的激光问题，如激光通信的原理和系统设计。
在情感态度价值观目标方面，学生将能够：1.认识到激光技术在现代科技发展中的重要地位和作用。
2.培养对激光技术的兴趣和好奇心，激发创新精神。
3.理解激光技术在实际应用中的伦理和安全性问题，具备良好的职业道德素养。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.激光的基本概念：激光的定义、发展历程及特点。
2.激光的产生原理：激发态、稳态和放大过程，激光器的类型及工作原理。
3.激光的传播特性：波动方程、干涉、衍射和偏振现象。
4.激光的调制与检测：调制方式、检测原理及设备。
5.激光应用领域：通信、医疗、加工、科研等。
教学大纲安排如下：第1-2课时：激光的基本概念和发展历程。
第3-4课时：激光的产生原理和激光器类型。
第5-6课时：激光的传播特性及其数学描述。
第7-8课时：激光的调制与检测技术。
第9-10课时：激光在各个领域的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于传授激光基本原理和知识，引导学生掌握核心概念。
2.讨论法：鼓励学生就激光技术的热点问题和实际应用展开讨论，培养思辨能力和团队合作精神。
3.案例分析法：分析典型激光应用案例，让学生了解激光技术在实际工程中的应用。
4.实验法：进行激光器搭建和特性测量实验，培养学生的动手能力和实验技能。
激光原理课程设计
激光原理课程设计姓名：班级：学号：基于matlab的激光谐振腔模拟一、引言：谐振腔是激光器的主要构造之一，使激光通过增益物质，实现光的自激振荡。
在激光器出光的过程中,谐振腔内存在许多扰动因素,如腔镜失调、增益介质不均匀、热效应、腔镜变形等,这些腔内扰动因素都会引起不同程度的腔内像差,带来光束质量的下降和光束能量的降低。
谐振腔的经典理论仅给出了部分简单腔型的模式解析解。
对于激光器的不断发展过程中所涌现的许多新型结构谐振腔通常是没有解析结果的,必须采用各种数值模拟方法进行求解。
因此,本文致力于研究迭代解法（Fox-Li 方法）。
Fox-Li 方法是一种模式数值求解中普遍适用的一种方法,只要取样点足够多,它原则上可以用来计算任何形状开腔的自再现模,并且,还可以计算诸如腔镜的倾斜、镜面的不平整性等因素对腔内模式造成的扰动。
二、原理分析：在激光器工作原理中，谐振腔中的模式分布占据着重要的意义。
研究激光谐振腔内激光模式分布及传播规律的经典方法是，运用菲涅耳—基尔霍夫衍射积分公式，其关系式如式（1）：u(x，y)=ik4π∬u（x´，y´）e−ikρρ(1+cosθ)SdS´(1)上式中，ρ为(x’,y’)与(x , y)连线的长度；θ为S面上点(x’,y’)处法线和上述连线之间的夹角；ds’为S面上的面积元；k为波矢的模。
对于开放式光腔，腔面上稳态场分布的形成可以看成是光在两个腔面间往返传播的结果。
考虑在开腔中往返传播的一列波。
设初始时刻在镜I上有某一个场分布1u，则当波在腔中经第一次渡越而到达镜II时，将在镜II上形成一个新的场分布2u，场2u经第二次渡越后又将在镜I上形成一个新的场分布3u。
每次渡越时，波都将因为衍射损失一部分能量，并引起能量分布变化。
由于衍射主要是发生在镜的边缘附近，因此在传播过程中，镜边缘附近的场将衰落得更快，经多次衍射后所形成的场分布，其边缘振幅往往都很小（与中心处比较），具有这种特征的场分布受衍射的影响也将比较小。
基于MATLAB GUI的激光原理仿真
激光原理实验 仿真平台主要包括 四个模块 ： 高斯 光束 、 高斯光束变换 、 自盯现模 的形 成和澜Ｑ 激 光器 的 脉冲输 ｆ ｆ ； 特性 ， 总体框 架如图 ｌ 所示
————————
女 同丽 —— —＿ ］
一 … … 一 … … 一 一 … …
Ｅ 一 高 斯 光 束 的 变 抉 ｔ 一 ， … ｌ Ｉ
引言
《 激 光原理 与技 术》课程是我 院直通 车军 用光 电 １ － 程专 、 ｌ 的一 门专业基石 ｊ ｆ ｛ 课。该课程 目前 尚无相关教 学辅助软件 为此 ， 笔者以Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ — ＧＵ Ｉ 为基础 ， 初 步 构建 了能随意渊节参数的激光原理实验仿真平 台。
一
２ ） ． ２ ． ＊ ｅ ｘ ｐ （ 一 ２ ＊ ｒ ｈ ｏ ． ＾ ２ ） ． ＊ Ｃ Ｏ Ｓ （ １ ＊ ｌ ｈ ｅ ｌ ａ ） ． ＾ ２ ； ％拉盖尔 数
利用ｐ ｌ ｏ ｔ ￣数 语句汇 小了强度分 布曲线 ，拉盖 尔 高斯光束 的仿真结果 如图ｌ 所爪 。
、
平 台 简 介
２ ． 高斯光束变换 。 绝大多数激光器输ｆ ｆ Ｊ 自 勺 光束 ，
投入 使用之前 ， 都要经过一 定 的光学 系统变换 成所需
图１ 高斯 光束 仿 真 结果
要 的形式 ， 因此 ， 高斯 光束 在 自由空 间的传输 ， 以及通
过光 学系统 的变换规 律是 激光应用 的一个基 本问题 利用 高斯光束 的ｑ 参数 和Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 定 律米 描述 高斯 光束 通过任意 光学 系统 的行 为 ： ｑ ２ ＝ Ａ ｑ ． ＋ Ｂ ／ Ｃ ｑ ， ＋ ｌ ＝ ） ： 其中． ｑ ， 、 是通过 变换 系统前后 的高斯 光束 复参数 。 它定 义为：
激光matlab课程设计
激光matlab 课程设计一、教学目标本课程旨在通过激光Matlab课程设计，让学生掌握激光的基本原理和Matlab 软件在激光技术中的应用。
具体目标如下：1.理解激光的基本原理和特性。
2.熟悉Matlab软件的基本操作和功能。
3.掌握Matlab在激光技术中的应用方法。
4.能够运用激光原理解决实际问题。
5.能够熟练使用Matlab软件进行激光技术的相关计算和分析。
6.能够编写简单的Matlab程序实现激光技术的模拟和优化。
情感态度价值观目标：1.培养对激光技术的兴趣和好奇心。
2.培养对科学研究的热情和探索精神。
3.培养合作意识和团队协作能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.激光基本原理：激光的产生、特性、传播和应用。
2.Matlab软件操作：基本操作、函数、图表和脚本编写。
3.Matlab在激光技术中的应用：激光强度、频率、相位等参数的计算和分析。
具体教学大纲如下：第1周：激光基本原理介绍，Matlab软件安装和基本操作学习。
第2周：Matlab函数和图表的使用，激光强度和频率的计算。
第3周：Matlab脚本编写，激光相位的计算和分析。
第4周：Matlab在激光技术中的应用案例分析，小组讨论和报告。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合：1.讲授法：讲解激光基本原理和Matlab软件的基本操作。
2.案例分析法：分析Matlab在激光技术中的应用案例，引导学生进行思考和讨论。
3.实验法：安排实验室实践，让学生亲身体验Matlab在激光技术中的应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：激光原理和Matlab软件相关书籍。
2.参考书：提供相关的激光技术和Matlab应用的参考书籍。
3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解和掌握知识。
4.实验设备：提供激光器和Matlab软件的实验室环境，让学生进行实际操作和实验。
matlab激光器仿真
Matlab激光器仿真简介激光器是一种能够产生激光光束的设备，广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
在激光器设计和优化的过程中，进行仿真是非常重要的一步。
Matlab作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的工具和函数库，可以方便地进行激光器仿真。
本文将介绍如何使用Matlab进行激光器仿真，包括模型建立、参数设置、仿真结果分析等内容。
激光器模型建立激光器基本原理在进行激光器仿真之前，我们首先需要了解激光器的基本原理。
激光器的核心部件是激光介质，通常是由半导体材料或激光晶体构成。
在激光介质中，通过泵浦能量的输入，激发介质内部的原子或分子从低能级跃迁到高能级，形成电子激发态。
当这些激发态的粒子回到低能级时，会放出光子，这些光子受到激发态的粒子数目和能级之间的能量差的限制，具有相干性并具有特定的频率和相位。
模型建立步骤激光器仿真的第一步是建立激光器模型。
在Matlab中，我们可以通过使用光线追踪或波动光学等方法来建立激光器模型。
以下是建立激光器模型的一般步骤：1.定义激光介质的材料属性，包括吸收率、发射截面等。
2.设计激光器的几何结构，包括激光介质的形状、激光器的长度、腔内的镜子等。
3.设置激光器的泵浦方式和泵浦能量，这将决定激光器的输出功率。
4.定义激光器的初始状态，包括介质的初始粒子数目和能级分布等。
参数设置在进行激光器仿真之前，我们还需要设置一些重要的参数，以确保仿真结果的准确性和可靠性。
以下是一些常用的参数设置：1.激光器的波长：激光器的波长决定了输出光的频率，对于不同的应用需求可能有不同的要求。
2.激光器的腔长：激光器的腔长决定了激光器的工作模式，一般可以选择连续模式或脉冲模式。
3.激光器的输出功率：激光器的输出功率可以通过调整泵浦能量或改变激光介质的特性来控制。
4.激光器的损耗：激光器的损耗来自于各种因素，如腔内的镜子反射率、介质的吸收等，需要进行准确的估计和设置。
仿真结果分析通过进行激光器仿真，我们可以得到激光器的输出光强、波形、频谱等信息，并进行相应的分析。
matlab 激光slam代码讲解
MATLAB激光SLAM代码讲解激光SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）是一种利用激光传感器进行同时定位和地图构建的技术。
在这篇文章中，我们将深入探讨MATLAB中激光SLAM的代码实现，以便读者能够更全面地了解这一领域的主题。
1. 地图构建和路径规划在激光SLAM中，地图构建和路径规划是非常重要的环节。
MATLAB 提供了一些内置函数和工具，可以帮助我们实现这些功能。
我们需要使用激光传感器获取环境的信息，然后利用SLAM算法进行地图构建。
MATLAB提供了一些SLAM算法的实现，例如Gmapping和Hector SLAM。
通过这些工具，我们可以实现地图的构建和路径规划，并将其可视化。
2. 激光数据处理在激光SLAM中，激光数据的处理是至关重要的。
MATLAB提供了丰富的激光数据处理函数，例如激光数据的转换、滤波、配准等。
这些函数可以帮助我们处理激光数据，提取出环境的特征，并将其用于SLAM算法的实现。
通过学习这些函数的使用，我们可以更好地理解激光SLAM的实现原理。
3. SLAM算法的实现MATLAB提供了一些SLAM算法的实现，例如EKF SLAM、Fast SLAM等。
这些算法可以帮助我们实现激光SLAM的功能。
在实际的项目中，我们可以根据具体的需求选择合适的算法，并利用MATLAB进行实现和调试。
通过深入学习这些算法的原理和实现方式，我们可以更好地理解激光SLAM的工作原理。
总结回顾通过本文的讲解，我们了解了MATLAB中激光SLAM的代码实现。
我们学习了地图构建和路径规划的方法，激光数据的处理技术，以及SLAM算法的实现原理。
通过深入学习这些内容，我们可以更全面地掌握激光SLAM的技术要点，为实际项目的实现打下坚实的基础。
个人观点和理解我认为激光SLAM是一项非常重要的技术，它在无人车、机器人等领域有着广泛的应用前景。
通过学习MATLAB中激光SLAM的代码实现，我们可以更好地理解这一技术的原理和实现方式，为相关领域的研究和开发提供有力的支持。
激光原理课程设计matlab
激光原理课程设计matlab一、教学目标本课程旨在通过学习激光原理，使学生掌握激光的基本概念、产生原理、特性以及应用。
在知识目标方面，要求学生了解激光的发展历史，掌握激光的产生、传输和发射机制，了解激光的应用领域。
在技能目标方面，通过Matlab仿真实验，培养学生的实践操作能力，使学生能够运用所学知识解决实际问题。
在情感态度价值观目标方面，通过本课程的学习，使学生认识到激光技术在现代科技发展中的重要地位，增强学生对科学技术的热爱和敬仰。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括激光的基本概念、产生原理、特性以及应用。
首先，介绍激光的发展历程，使学生了解激光的起源和发展。
其次，讲解激光的产生原理，包括激光的激发、放大和发射过程。
然后，分析激光的特性，如单色性、相干性、方向性等。
最后，介绍激光在各领域的应用，如通信、医疗、工业等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式。
首先，运用讲授法，系统地传授激光原理的相关知识。
其次，采用讨论法，引导学生主动思考和探讨激光技术的发展和应用。
此外，通过案例分析法，使学生能够将所学知识运用到实际问题中。
最后，利用实验法，让学生亲自动手进行Matlab仿真实验，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备丰富的教学资源。
教材方面，选用权威、实用的教材，如《激光原理》等。
参考书方面，推荐学生阅读《激光技术》、《激光原理与应用》等书籍。
多媒体资料方面，收集与激光原理相关的视频、动画等资料，以便在课堂上进行展示。
实验设备方面，确保实验室具备激光器、光束分析仪等实验设备，为学生提供良好的实验条件。
五、教学评估本课程的教学评估将采取多元化方式进行，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估主要包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂提问、讨论、实验操作等方式，评估学生的参与度和积极性。
2.作业：布置适量作业，要求学生独立完成，以检验学生对所学知识的理解和应用能力。
激光原理课程设计
激光原理课程设计用MATLAB实现平行平面腔模的迭代法一、设计目的为了加深对激光原理中Fox-Li平行平面腔的迭代解法的理解，学习matlab 的使用，锻炼运用数值方法解决专业问题的能力。
二、设计内容2.1 Fox-Li平行平面腔的迭代解法谐振腔是激光器必备条件之一，它使激光反复通过增益物质，从而实现光的自激振荡。
在激光的发展史上最早提出的是平行平面腔，又称为F—P腔，它由两块平行平面反射镜组成，第一台红宝石激光器的谐振腔就是用它来做成的。
对于开放式光腔，镜面上稳态场分布的形成可以看成是光在两个界面间往返传播的结果。
因此，两个界面上的场必然是互相关联的：一个镜面上的场可以视为由另一个镜面上的场所产生，于是求解镜面上稳态场的分布问题就归结为求解一个积分方程。
考虑在开腔中往返传播的一列波。
设初始时刻在镜I上有某一个场分布1u，则当波在腔中经第一次渡越而到达镜II时，将在镜II上形成一个新的场分布2u，场2u经第二次渡越后又将在镜I上形成一个新的场分布3u。
每次渡越时，波都将因为衍射损失一部分能量，并引起能量分布变化，如此重复下去……由于衍射主要是发生在镜的边缘附近，因此在传播过程中，镜边缘附近的场将衰落得更快，经多次衍射后所形成的场分布，其边缘振幅往往都很小（与中心处比较），具有这种特征的场分布受衍射的影响也将比较小。
可以预期：在经过足够多次渡越之后，能形成这样一种稳态场：分布不再受衍射的影响，在腔内往返一次后能够“再现”出发时的场分布，即实现了模的“自再现”，具体过程图1所示：2.2 matlab算法实现2.2.1 迭代解法的过程本文采用Fox—Li数值迭代法得到了了镜面上自再现模在x方向的分布并推广到整个镜面，最终动态显示每次渡越镜面上光场分布。
虽然是复数积分，但其和实数积分实现方法相同，即取一定步长，用矩形面积的和代替函数的定积分。
2.2.2程序实现源程序：主程序global steps L k alamda=input('²¨³¤lamda=');L=input('Ç»³¤L=');a=input('¾µ³¤a=');N=input('¶ÉÔ½´ÎÊýN=');k=2*pi/lamda;steps=500; %步长（加和次数）x=linspace(-a,a,steps);u_=ones(1,steps);for m=1:N %循环迭代for mm=1:stepsu0(mm)=QU(x(mm),u_);end;u_=u0/max(abs(u0));endamplitude=abs(u0)/abs(u0(steps/2)); %振幅归一化处理subplot(2,1,1)plot(x,amplitude)xlabel('x');ylabel('相对振幅');angle_u0=angle(u0)/pi*180;angle_u0=angle_u0-angle_u0(steps/2);subplot(2,1,2)plot(x,angle_u0)xlabel('x');ylabel('相对相位');调用程序function y=QU(x,u)global steps L k ax_=linspace(-a,a,steps);%产生x个step值模拟激光在平面腔中的度越过程b=2*a/(steps-1);y=sqrt(1i/L*exp(-1i*k*L))*sum(exp(-1i*k/2/L*(-x_+x).^2).*u)*b; %条状腔的模式迭代方程。
激光原理与技术课程设计
激光原理与技术实训课程设计说明书题目激光原理与技术课程设计系(部) 电子与通信工程系专业(班级) 10光电信息工程姓名学号指导教师起止日期2012年12月30日—2013年1月6日10级激光原理与技术课程设计任务书目录摘要：5 1.声光效应实验：61.3.1超声驻波场中光衍射的实验观察 61.3.2 观察超声驻波场的像，测量声波的传播速度。
71.3.3 超声驻波衍射光强的测量衍射效率71.3.4 衍射光强分布的测量光栅常数83.ND：YAG激光器调腔实验114.ND：YAG激光器调Q实验175.ND：YAG激光器倍频实验206.晶体的电光效应实验227 总结与体会：25 8注意事项：25参考文献25摘要：在本次课程设计中，我们做了以下几个实验：晶体的电光效应实验、声光效应实验、YAG激光器调腔实验、Y AG激光器调Q实验、Y AG激光器倍频实验和氦氖激光器调腔及其性能研究实验。
在试验中，我们了解了LN晶体的一次电光效应特性和电厂对晶体的作用机理。
知道了布拉格衍射的实验条件和特点，并通过对声光器件衍射效率和带宽等的测量，加深了对其概念的理解。
熟悉了固体激光器的装配和调试方法和其主要性能。
了解了氦氖激光器的结构和工作原理及其调谐技巧。
从实验的结果来看，大体符合理论的结果，但由于试验中的误差，也有一些结果不太精确。
关键词：电光效应声光效应Y AG 氦氖激光器1.声光效应实验：1.1实验目的：一．观察声光相互作用现象。
二．知道布喇格衍射的实验条件和特点。
三．通过对声光器件衍射效率和带宽等的测量，加深对其概念的理解。
四．学会测量声光偏转和声光调制曲线。
1.2实验原理：声波是一种弹性波（纵向应力波），在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。
超声场作用的这部分如同一个光学的“位相光栅”，该光栅间距（光栅常数）等于声波波长λs。
基于matlab的激光谐振腔光场分布模拟和分析
一．课程设计的主要任务：1.任务总述：用计算机模拟激光谐振腔的光场分布。
2.设计要求： 1）编程语言不限；2）腔型包括：条形腔，矩形平平腔，圆形平平腔，矩形共焦腔，圆形共焦腔，倾斜腔等。
二．我个人完成的情况：1.已经完成的：1）用基本的循环迭代法：模拟了条形腔，矩形平平腔，圆形平平腔，矩形共焦腔，圆形共焦腔的光场的振幅和相位分布：2）用传输矩阵结合分离变量的方法：模拟了条形腔，矩形平平腔，矩形共焦腔的光场的振幅和相位分布。
三，基本原理：1.一般的迭代法的基本原理：1)基于菲涅尔衍射积分的基本原理：设左右镜面的任意两个点P 和P ’点，光场分别为),(y x u 和)','(y x u ，θ是PP ’连线和光轴的夹角，ρ为PP ’之间的距离，则：⎰⎰+=-Sik dS ey x u iky x u ')cos 1()','(4),(θρπρ同理：因此，左右通过上两式可以把激光谐振腔的左右有效地联系在一起，给出一个面的初始光场分布，经过往返迭代，可以得出如下的光场分布特性： j j y x u y x u ）','(1),(1γ=+ 12,(1)','(++=j j y x u y x u ）γ则说明激光谐振腔达到了自再现的条件，也是镜面上的场分布的稳定性条件。
2）网格化的思想：虽然实际的腔镜面上的光场分布是连续的，但考虑到用计算机计算的离散的特性，需要把腔镜分割成网格，以网格上离散的节点的光场值去拟合实际的镜面的光场。
根据镜面的几何结构的特点，分割方法不尽相同，具如下： A.条形腔：等间距取点，（示意图略）：B,矩形镜面：如下图左所示的方法进行等间隔分割与取点； C,圆形镜面：如下图右所示的方法进行等间距等角度离散。
3）化积分的运算为求和的思想：结果加和存于一个二维数组中，通过循环，完成每一点的求和，具体的见代码（附有详细的注释）。
激光课程设计报告
激光课程设计报告----激光谐振腔自再现模Fox-Li数值迭代解法及MATLAB实现班级：学号：姓名：小组成员：一． 原理说明当光在两镜面间往返传播时，一方面将受到激活介质的光放大作用，另一方面将经受各种损耗。
由反射镜的有限大小所引起的衍射损耗就是其中之一。
在决定激光开腔中激光震荡能量的空间分布方面，衍射将起主要作用。
激光谐振腔的自再现模的计算常用的方法有Fox-Li 迭代法、快速傅立叶变换法(FFT)、等效透镜波导法、特征向量法、有限元法(FEM)和有限差分法(FDM)等。
这里我们运用Fox-Li 数值迭代法求解激光谐振腔的自再现模，给出了基于Matlab 下的条形腔、方形镜腔、圆形镜腔的模式求解程序。
通过分析计算了解激光谐振腔的自再现模的特点。
对于开放式光腔，镜面上稳态场分布的形成可以看成是光在两个界面间往返传播的结果。
因此，两个界面上的场必然是互相关联的：一个镜面上的场可以视为由另一个镜面上的场所产生，于是求解镜面上稳态场的分布问题就归结为求解一个积分方程。
由菲涅尔—基尔霍夫衍射积分公式可知：设已知空间任意曲面S 上光波场地振幅和相位分布函数为 ,由它所要考察的空间任一点P 处场分布为 ，二者之间有以下关系式： 式中，为与连线的长度，θ为S 面上点处的法线和上述连线之间的夹角， 为S 面上的面积元，k 为波矢的模。
经过n 次传播产生的场 与产生它的场 间应满足下列迭代关系：当光波在腔内往返渡越或传输足够多次渡越后,腔内的场便逐步趋于一个稳定状态,即： 其中γ是一个复常数，表示自再现模在腔内往返一次的功率损耗，其幅角表示往返一次的相移。
在这里以E(x,y)表示开腔中不受衍射影响的稳定场分布函数，其标准形式为：满足上述方程式的函数E 称为本征函数，常数γ称为本征值，其中：K(x,y,x',y')为积分方程的核。
而满足的场分布函数E （x ，y ）就是腔的自再现模，它描述两个镜面上的稳定态场分布。
激光课程设计
光电信息学院激光原理与技术（课程设计）学号：2905104014 学生姓名：李飞任课教师：余学才2012年 5 月课程设计题目：谐振腔的稳定性分析和自再现高斯光束计算任务一：如图A 所示的谐振腔，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。
图A 两球面匿组成的谐振腔设计思路：谐振腔的稳定性可以简单地通过稳定性条件判定，即L 为1100mm 。
故可分别选定两个L 值，对应稳定腔和非稳定腔分别讨论。
1）当L=1000mm 时，由稳定性条件可知这时腔应稳定，即光线可以在腔内往返 无数次而不会横向溢出腔外。
下面用MATLAB 编写光束在腔内往返的 ABCD 矩 阵来验证这点。
具体如下：以左侧反射镜 M1为参考平面，设各个部分传输矩阵如下广10、广1 0、T1 =_2_T2 =_2_n L 、11 T L ='、、& 丿< R2丿 <0 1」当 R1=500m ，R2=600mr 时，有- • 101-1〕Tri =2 1Tr2 =2 1500600故腔内往返一周后，总的传输矩阵为T =T1 T L T2 T L工：：1代入 R1=500mm, R2=600mm, 可得出谐振腔稳定的临界& = 6000 :::LR21旦R22 4L2I R R2R-I R22L(1 L)R22L 2L 2L —(1- = )(1- =)R1R20 WO 200 300 400 500 600 700 800 m 1000往返50次的QQ I I I I I I I I i H _________'0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000往返200次的因为-1<S<1,所以该谐振腔是稳定的，当谐振腔是稳定时，无论光经过多少次往返都不会跑出腔外。
激光技术课程设计matlab
激光技术课程设计matlab一、教学目标本课程旨在让学生掌握激光技术的基本原理，学会使用MATLAB软件进行激光相关数据的处理和分析，培养学生的实践能力和创新精神。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解激光技术的基本概念、原理和应用；（2）掌握MATLAB软件的基本操作和功能；（3）理解激光技术在现实生活中的应用和意义。
2.技能目标：（1）能够运用MATLAB软件进行激光数据的处理和分析；（2）具备一定的编程能力和问题解决能力；（3）学会团队合作和沟通交流。
3.情感态度价值观目标：（1）培养对激光技术的兴趣和热情，提高学习积极性；（2）增强创新意识，培养实践能力；（3）树立团队协作观念，增强集体荣誉感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括激光技术的基本原理、MATLAB软件的基本操作和激光技术在现实生活中的应用。
具体安排如下：1.激光技术的基本原理：介绍激光的产生、特性及其应用领域；2.MATLAB软件的基本操作：学习MATLAB的编程语法、函数和图形绘制等功能；3.激光技术在现实生活中的应用：探讨激光技术在通信、医疗、工业等方面的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：讲解激光技术的基本原理和MATLAB软件的基本操作；2.案例分析法：分析激光技术在现实生活中的应用案例，引导学生学以致用；3.实验法：学生进行MATLAB软件的实操训练，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《激光技术基础》、《MATLAB编程与应用》；2.参考书：激光技术相关论文、书籍；3.多媒体资料：激光技术应用案例视频、MATLAB软件操作演示视频；4.实验设备：计算机、MATLAB软件。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生的课堂参与度、提问回答等情况，占总评的20%；2.作业：布置与课程相关的中等难度作业，评估学生的知识掌握和应用能力，占总评的30%；3.考试：进行一次期中考试和一次期末考试，评估学生的综合运用能力，占总评的50%。
基于MATLABGUI的激光原理仿真
基于MATLABGUI的激光原理仿真作者：殷建玲，敖志伟，沈学举，毛少娟，李莉，陈玉丹来源：《教育教学论坛》 2017年第36期殷建玲，敖志伟，沈学举，毛少娟，李莉，陈玉丹（军械工程学院电子与光学工程系光学工程教研室，石家庄050003）摘要：利用MATLAB GUI编程语言对激光原理部分理论进行了仿真模拟，制作了包括高斯光束、高斯光束变换、自再现模的形成、调Q激光器的脉冲输出等激光原理仿真平台，并将其运用到实际的理论教学中，使抽象的物理过程直观形象，从而对《激光原理与技术》课程的教学起到很好的辅助作用。
关键词：MATLAB GUI；激光原理；仿真中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）36-0275-02引言《激光原理与技术》课程是我院直通车军用光电工程专业的一门专业基础课。
该课程目前尚无相关教学辅助软件。
为此，笔者以MATLAB_GUI为基础，初步构建了能随意调节参数的激光原理实验仿真平台。
一、平台简介激光原理实验仿真平台主要包括四个模块：高斯光束、高斯光束变换、自再现模的形成和调Q激光器的脉冲输出特性，总体框架如图1所示。
二、各模块的仿真实现1.高斯光束。
激光的特殊产生方法导致出现了一种新型光波———高斯光束，其特性和传播规律与普通球面光波完全不同。
但即使最简单的基横模TEM00光束，其光强分布也是高斯函数分布，且等相位面曲率半径和中心不断变化；高阶模激光束就更复杂了。
模拟仿真的关键是光强的表达式，以及厄米函数和拉盖尔函数与高斯函数的乘积，其部分核心程序如下：（1）function pushbuttonjimo_Callback （hObject，eventdata，handles）%产生基模高斯光束图像（2）Ie=hermite（m，sqrt（2）*xx）.^2.*hermite（n，sqrt（2）*yy）.^2.*exp（-2*（xx.^2+yy.^2））；%厄米函数（3）Ie=（sqrt（2）*rho）.^（2*l）.*dlaguerre（p，l，2*rho.^2）.^2.*exp（-2*rho.^2）.*cos（l*theta）.^2；%拉盖尔函数利用plot函数语句汇出了强度分布曲线，拉盖尔高斯光束的仿真结果如图1所示。
激光原理与技术课程设计(matlab仿真)
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,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,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-h1^2)^(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/pi)^(1/2))/((1-h2^2)^(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 onh2=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）');ylabel('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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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,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,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-h1^2)^(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/pi)^(1/2))/((1-h2^2)^(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 onh2=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）');ylabel('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)/(C*qm+D);z0=real(q1);f=imag(q1);w0=sqrt(f*wl/pi);z=0:L1;w=w0*sqrt(1+(z+z0).^2/f^2);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/f^2);plot(z+L1,w),hold onA=1;B=L2;C=0;D=1;q4=(A*q3+B)/(C*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/f^2);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/f^2);plot(z,w),hold onA=1;B=L1;C=0;D=1;q8=(A*q7+B)/(C*q7+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, 0)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;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:ny=I(1,1)+I(2,1)*x1;plot(x1,y),hold onI=[1,0;-1/F,1]*[1,L1;0,1]*I;y=I(1,1)+I(2,1)*(x2-L1);plot(x2,y),hold onI=[1,0;-2/R2,1]*[1,L2;0,1]*I;y=I(1,1)+I(2,1)*(L2-(x2-L1));plot(x2,y),hold onI=[1,0;-1/F,1]*[1,L2;0,1]*I;y=I(1,1)+I(2,1)*(L1-x1);plot(x1,y),hold onI=[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A^2（t）,取N=3，E0=1，L=100mm。
matlab编程如下：syms tN=3;E0=1;L=0.1;c=3*10^8;w=pi*c/L;A=E0*sin(1/2*(2*N+1)*w*t)/sin(1/2*w*t);B=A^2;figure (1)ezplot(A,[0,0.000000002]);title('Õñ·ù')xlabel('t(Ãë)');ylabel('A(t)');figure (2)ezplot(B,[0,0.000000002]);title('Ç¿¶È')xlabel('t(Ãë)');ylabel('A^2(t)')运行结果如下：。