激光原理与技术课程设计(matlab仿真)讲课教案

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,clc

L1=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,clc

L1=250;L2=200;R1=inf;R2=inf;w1=0.5*10^-3;

syms d

T1=[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 on

h2=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,clc

L1=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 on

A=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 on

A=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 on

A=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 on

A=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：