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    [分享]GLAD 5.0功能介绍 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-09-02
    以下我们使用一个很简单的共振器范例模型进行功能示范 <*4BT}r,^2  
    此范例将会示范如何使用GLAD。我们将使用resonator.inp这个档案示范共振器。即使使用者对共振器不感兴趣,这个范例也将会展示在GALD中解决问题的几个重要步骤: ^UEExj f  
     初始化计算机数组及单位 7\?0d!  
     选择波长 )* \N[zm  
     定义初始分布 #OT8_D  
     使用宏进行重复运算 L~u@n24  
     建立数据显示计算结果 WE|-zo  
    此共振器将使用半对称的结构进行计算,由半径50cm的球面镜及平面镜所组成。共振器的长度为46cm。输出将由平面镜输出。下表1显示其结构参数
    Z&VH7gi  
    1"4Pan  
    4%s6 d,6"  
    图1-稳定的共振器结构。其光腰将会在平面镜上形成,及其相曲率将与曲面镜的理想模态曲率相同 ipThw p9  
    为了简化讨论,我们将忽略增益及形成bare-cavity分析。我们开始分析从准备一个命令档案如下: E9"P~ nz  
    variab/dec/int pass X*^^W_LH.  
    macro/def reson/o g$N/pg2>cT  
    pass = pass + 1 # increment pass counter N#Y|MfLc  
    prop 45 # propagate 45 cm. jrKRXS  
    mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius sBLf(Q,  
    clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture >Yf)]e-  
    prop 45 # propagate 45 cm. along beam Z@G[\"  
    mirror/flat 1 # flat mirror \[57Dmo  
    variab/set Energy 1 energy # set variable to energy value ~Gz b^  
    Energy = Energy - 1 # calculate energy difference BM,]Wjfdj  
    udata/set pass pass Energy # store energy differences aA|<W g  
    energy/norm 1 1 # renormalize energy "^UJC-  
    plot/l 1 xrad=.15 # make a plot at each pass -s zSA  
    macro/end A./ VO  
    array/set 1 64 # set array size 'kC,pN{->  
    wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths oieJ7\h]m  
    units/set 1 .005 # set .005 cm sample spacing l 7XeZ} S  
    resonator/name reson # set name of resonator macro 2.>WR~ \  
    resonator/eigen/test 1 # find resonator properties ~mR@L`"l  
    resonator/eigen/set 1 # set surrogate beam to eigen mode l[AQyR1+/  
    clear 1 0 # clear the array oE H""Bd  
    noise 1 1 # start from noise s6k@WT?"^  
    energy/norm 1 1 # normalize energy [@&0@/s*t'  
    pass = 0 # initialize pass counter nsM=n}$5x  
    reson/run 100 # run resonator 100 times e@ mjh,  
    title Energy loss per pass h| T_ k  
    plot/watch plot1.plt # set plot name dx&!RK+  
    plot/udata min=-.05 max=.0 # plot summary of eigenvalues {#_CzI.0f  
    title diffraction mode shape RI[=N:C^  
    set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 .T63:  
    set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 # set plot window aJ{-m@/ 5  
    plot/watch plot2.plt # set plot name .yF@Ow  
    plot/iso 1 # make an isometric plot {PTB]D'  
    以下就对每一项指令来做介绍: ]27  
    variab/dec/int pass KmYSYNr@,  
    此行定义一整数变量叫pass。我们将使用pass来储存数据,变量如果不清楚的定义为整数,将会被定义为实数变量。
    2 lc  
    macro/def reson/o l@irA tg4  
    此行开始定义宏,就像是子程序或函式一样。所有介于macro/def与macro/end之间的指令都将定义为宏。这些指令暂时不会被执行。这些指令列将被放在MACLIB中留待以后使用。这些宏指令列将不需缩排。但使用缩排将会使这些指令更容易阅读。
    QCD MRh n  
    pass = pass + 1 # increment pass counter aWCZ1F  
    此行将pass变数加一。这是一个简单的数学式。我们使用pass来计算执行宏的次数。#字符表示其后的字为批注。当我们在下指令时使用批注是很重要的一件事。
    n?[JPG2X  
    prop 45 # propagate 45 cm. 0|J]EsPxu  
    此行表示绕射传播45cm。绕射传播的计算花费最多的时间。但是,对现代的计算机而言64X64的矩阵运算只是很短的时间而已。
    %2;Nj; J$  
    此45cm的传播距离是将光线由左边的平面镜,传播至右边的曲面镜如图一。 5{"v/nXV  
    mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius  mdtG W  
    此行为设定球面镜为曲率50cm。”1”表示设为镜面对光束 1作用。光束最多可达40道,但只有一道用在此一分析中。在指令中的负号表示为一凹面镜。此凹面镜使光线收敛并将光线反向。
    dKk#j@[n"  
    clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture ^vHh*Ub  
    此一指令建立一圆形的0.14的孔径对光束1作用。孔径是非常重要的在共振器中,它大量的减少了散射光线。并且,孔径将光束减为剩下最少的模态。
    "PD^]m  
    prop 45 # propagate 45 cm. along beam u{'|/g&  
    此为第二次传播将光束由右边的球面镜向左传播回平面镜。
    $0mR_pA\fW  
    mirror/flat 1 # flat mirror $1E'0M`  
    建立一平面镜在左边针对光束1。对bare-cavity共振器分析,光束只是直接反射回右边。在真实的雷射中,镜面将会是部份反射让光束传播出去。
    @,:6wKMc  
    variab/set Energy 1 energy s;ivoGe}  
    变数Energy设为光束1的总能量(真实能量)。我们没有将其定义为实数变量,但在GLAD中将会自动设为实数变量。
    JqmxS*_P  
    Energy = Energy - 1 # calculate energy difference \}n\cUy-  
    此算式将能量减1计算每次传递所损失的能量。
    ++=f7y u  
    udata/set pass pass Energy # store energy differences RDSkFK( D  
    此处使用udata这个指令将Energy数据存入数组中,使用两个pass变量,分别为数组的横坐标及纵坐标。
    L7`=ec<  
    energy/norm 1 1 # renormalize energy [X%Wg:K  
    此行将共振器中的能量归一化。在真实的雷射中,能量被孔径及其它效应所损失,以及被其它放大器的能量增幅,在稳定态时所平衡。在bare-cavity分析中,就像我们在这里所做的,我们模拟拟稳定态增益简化为将增益值做再归一化,在每次传播的最后。
    QhJuH_f 0  
    plot/l 1 xrad=.14 # make a plot at each pass ]wZlJK`K  
    画出空腔分布使用等比例的绘图显示模态形式对时间的关系图。
    0z =?}xr  
    macro/end !0Mx Bem  
    结束宏定义
    +L,V_z  
    array/set 1 64 # set array size  ;H4s[#K  
    此指令是定义Beam 1为64 x 64的矩阵。此数据为计算的主体,任何尺寸的矩阵都可以被定义。对一个小型的稳定空腔共振器而言,一个小的矩阵已经足够准确,因为只有低阶模态是最重要的。
    zCe[+F  
    wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths \V_ Tc`  
    设定Beam 1 的波长为1.06μm
    H,3WdSL`K  
    units/set 1 .005 # set array size _yRD*2 !;  
    此行定义数组的尺寸为0.005 cm,所以64 x 64的数组大小为0.32 cm
    \:m1{+l  
    resonator/name reson # set name of resonator macro {6tj$&\)  
    此行定义共振器的宏名称为”reson”
    'nT#c[x[0  
    resonator/eigen/test 1 # find resonator properties qI%X/'  
    此行进行共振器的测试,得到其基本特性。GLAD使用此一信息来决定所使用的数值算法。使用正确的数值算法是非常重要的,可让我们在每次的传递后得到正确的结果。光束的强度及相位在每次传递后都会改变,但其算法必须保持不变才能得到正确的结果。
    T! ww3d  
    resonator/eigen/set 1 # initialize surrogate beam xjy(f~'  
    此处确定光束最初的初级损失模态,藉由此一指令resonator/eigen/set来确定。可以确定用来计算高斯光束的演算已设定完成。我们可以变更光线的资料,在下面两行指令完成后。
    kj>!&W57  
    clear 1 0 # clear the array UasU/Q <   
    noise 1 1 # start from noise
    W8_$]}G8E  
    第一行设定整个光线矩阵为零。第二行放入随机数噪声在数组中,仿真自发辐射所造成的噪声影响。 M-8`zA2  
    大部份的雷射都从自发辐射开始,所以此一设定更增加了真实性,而不是简单的平面波而已。当然,稳定态的解不会因为我们的初始条件而有所影响。
    @g5qcjD'[  
    Q@ Ze+IhK`  
    energy/norm 1 1 # normalize energy %#<MCiaK  
    此行调整光线的强度,不需要改变其外形,所以其总能量将会是归一化的。我们将会量测能量在每次传递后并减1,此一差异将表示出能量的损失。
    ~+)>D7  
    pass = 0 # initialize variable kK|D&Xy`  
    将pass这个变数设为0
    `tPVNO,l  
    reson/run 100 H:F'5Zt  
    执行reson此一宏100次,有时候我们会需要执行超过100次或少于100次的执行得到稳定 9vauCIfVC  
    的效能。
    R uGG3"|  
    title Energy loss per pass CUN1.i<pk8  
    定义下式绘图所使用的标题
    d.0K~M   
    plot/watch plot1.plt # set plot name f.Y [2b  
    此指令建立绘图文件名称。绘图数据将会储存在此一档案中。Watch程序会自动的显示绘图数据并自动更新数据,当新的绘图数据建立在同一个文件名称中。Watch将会针对不同的文件名称建立不同的绘图窗口。可以让我们同时观察到许多图形。
    4:9N]1JCb  
    plot/udata min=-.05 max=.0 {SkE`u4Sz  
    此行画出在宏中使用udata/set所收集的数据。最小及最大值的定义更有效的显示出损失。
    r])V6 ^U  
    title diffraction mode shape z*UgRLKZD  
    此行定义下图的标题
    ni85Ne$  
    set/density 32 # set plot grid to 32 x 32  :Y Ki  
    set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 S J2l6  
    第一行定义网格线密度为32x32。第二行定义绘图宽度为0.05 x 0.05 cm。此指令让绘图区域正好足够绘出主要的光线部份。
    ?2%;VKN4  
    plot/watch plot2.plt # set plot name  tE#;$Ss  
    此行定义新的绘图档案。Watch将会定义新的绘图窗口给新的档案。
    kMx)G]  
    plot/iso 1 3yrb7Rn3  
    此行定义等比例图显示共振图的模态在100次的传递后。因为我们开始于随机数噪声,经过100步 SLW|)Q24  
    之后并未完全收敛,还有一些低阶的Hermite-gaussian模式存在。如果我们执行更多步计算,终究会得到期待的稳定高斯模态。
    bXi!_'z$  
    执行此一档案只要输入read/disk resonator.inp就可执行刚才输入的指令 G}Ko*:fWS  
    w{*PZb4  
    1\a.o[g3e  
    QQ:2987619807 Ew JNpecX  
     
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