激光的形成过程和模式的数值模拟

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摘要在理论上对激光形成的过程进行精确的梳理和总结。使用Matlab作为仿真平台，对激光的泵浦、弛豫振荡、增益饱和到稳定输出进行数值模拟，用光斑的分布图样和光强随时间变化的曲线来观察在激光形成过程中，激光不同模式在谐振腔中光场发生的变化。使用Fox-Li迭代法对不同类型的腔进行模拟，得出相位分布图和振幅分布图。将上述功能全部集成到GUI界面里。使用此GUI就可以直接观察激光的形成原理和变化，并对激光特性的进行分析。67123

毕业论文关键词激光形成过程数值模拟 Matlab Fox-Li迭代法

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Numerical Simulations for the Process of Laser Formation and Modes

Abstract

This paper collates and summarizes the process of formation of the laser accurately. Using Matlab as simulation platform, the laser pump, relaxation oscillation, and the stabilized output can be numerically simulated. Different laser light modes in the resonant cavity light field which changes during the formation of the laser can be observed with the spot pattern and the light intensity distribution. The phase distribution and the amplitude distribution are obtained when using Fox-Li iterative method to stimulate different types of chambers. All the features above are integrated into the GUI interface inside. Using this GUI, We can directly observe the formation and changes in the laser. The laser characteristics also can be analyzed accurately.

Keywords: laser forming process; Matlab; Fox-Li iterative method

1绪论 5

2激光形成过程的理论基础 5

2.1激光的基本原理 5

2.2激光的产生条件 6

2.3激光的速率方程 6

2.4激光形成的过程 7

2.5自再现模积分方程 9

3 泵浦、弛豫振荡、增益饱和和稳定输出的算法与实现 11

3.1面积代替积分法在Matlab下函数的编写 11

3.2 Runge-Kutta的算法在Matlab中的实现 14

3.3一阶微扰近似法应用于激光形成过程的模拟 15

4自再现模的数值模拟的算法与实现 17

4.1 Fox-Li数值迭代算法 17

4.2 Fox-Li算法的实现 19

4.3激光光场分布用灰度图像表现 22

5计算机仿真的程序设计 25

5.1仿真平台Matlab 25

5.2仿真程序设计思路 25

6 总结 29

7.不足之处 29

8.致谢 30

9 参考文献 31

1绪论

激光形成的过程在很多文献和教材里都有介绍，本毕业设计研究的重点，是激光形成的过程。对激光的泵浦、弛豫振荡、增益饱和及稳定输出4个阶段进行详细的研究、归纳和总结。并且熟练使用Matlab仿真平台，建立GUI界面，集成了能展现激光形成过程和特点的功能，能让用户对激光形成过程和模式的特点进行直观的观察和理解。使用了Fox-Li迭代法，在Matlab平台上对不同模式进行了仿真，便于用户对激光进行更深入的分析和研究。论文网