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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 {J99F  
    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: ` 0\hm`  
     初始化计算机数组及单位 nLQ X? :  
     选择波长 ]B5\S  
     定义初始分布 {/ty{  
     使用宏进行重复运算 +x+H(of.  
     建立数据显示计算结果 BwL: B\  
    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
    A\SbuRty  
    j l7e6#zu  
    kdoE)C   
    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 O#k?c }  
    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: F.@yNr"  
    variab/dec/int pass j"YJ1R-5  
    macro/def reson/o - iJ[9O  
    pass = pass + 1 # increment pass counter 1) @Wcc.  
    prop 45 # propagate 45 cm. hW|t~|j#_  
    mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius !Noabt  
    clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture g[eI-J+F  
    prop 45 # propagate 45 cm. along beam D/{-  
    mirror/flat 1 # flat mirror y:v0& 9L  
    variab/set Energy 1 energy # set variable to energy value b LxV  
    Energy = Energy - 1 # calculate energy difference . t~I[J\<  
    udata/set pass pass Energy # store energy differences  c<4pu  
    energy/norm 1 1 # renormalize energy xE0+3@_>>  
    plot/l 1 xrad=.15 # make a plot at each pass 1p{\jCi, 2  
    macro/end Kh5:+n_X  
    array/set 1 64 # set array size Rf8|-G-}#  
    wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths SJy?^  
    units/set 1 .005 # set .005 cm sample spacing >iG`  
    resonator/name reson # set name of resonator macro 1"!<e$&$X  
    resonator/eigen/test 1 # find resonator properties Q2tGe~H  
    resonator/eigen/set 1 # set surrogate beam to eigen mode WOg_Pn9HI  
    clear 1 0 # clear the array AS8T!  
    noise 1 1 # start from noise Mr`u!T&sc  
    energy/norm 1 1 # normalize energy +J#H9>To!  
    pass = 0 # initialize pass counter XKR?vr7A2  
    reson/run 100 # run resonator 100 times 73]%^kx=  
    title Energy loss per pass g0iV#i  
    plot/watch plot1.plt # set plot name $?'z%a{  
    plot/udata min=-.05 max=.0 # plot summary of eigenvalues 3z5,4ps  
    title diffraction mode shape DE. Pw+5<.  
    set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 Fd ]! 7  
    set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 # set plot window a Y{E'K=  
    plot/watch plot2.plt # set plot name LoTq2/  
    plot/iso 1 # make an isometric plot !>2s5^JI9  
    以下就对每一项指令来做介绍: 5g/WQo\  
    variab/dec/int pass y`\/eX  
    此行定义一整数变量叫pass。我们将使用pass来储存数据,变量如果不清楚的定义为整数,将会被定义为实数变量。
    O'!k$iJNb  
    macro/def reson/o P~]BB.tog  
    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。
    (-~tb-  
    pass = pass + 1 # increment pass counter @YT=-  
    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。
    [#)$BXG~y  
    prop 45 # propagate 45 cm. d/* [t!   
    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。
    Fl|u0SY  
    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。 Omh(UHZBB  
    mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius |7f}icXKur  
    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。
    gNxnoOY  
    clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture rT"8e*LT  
    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。
    G q0~&6  
    prop 45 # propagate 45 cm. along beam P= S)V   
    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。
    *D|6g| Hb  
    mirror/flat 1 # flat mirror wRLkO/Fw  
    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。
    > m5j.GP;  
    variab/set Energy 1 energy GR|Vwxs<@P  
    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。
    ){gOb  
    Energy = Energy - 1 # calculate energy difference u/k#b2BqL  
    此算式将能量减1计算每次传递所损失的能量。
    Q}]Q0'X8  
    udata/set pass pass Energy # store energy differences SYl :X   
    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。
    }F@`A?k  
    energy/norm 1 1 # renormalize energy &jg,8  
    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。
    <QszmE  
    plot/l 1 xrad=.14 # make a plot at each pass (*hA0&n  
    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。
    b z<wihZj  
    macro/end W_M]fjL.  
    结束宏定义
    k*^.-v  
    array/set 1 64 # set array size qWr`cO~hc  
    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。
    5oORwOP  
    wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths A03PEaZO  
    设定Beam 1 的波长为1.06μm
    OlV>zam  
    units/set 1 .005 # set array size XrBLw}lD`N  
    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
    [q_Yf!(m-  
    resonator/name reson # set name of resonator macro 85nUR [)h  
    此行定义共振器的宏名称为”reson”
    Wp >W?'`  
    resonator/eigen/test 1 # find resonator properties f^0vkWI2  
    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。
    F,4Q  
    resonator/eigen/set 1 # initialize surrogate beam NO6.qWl  
    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。
    ~;U!?  
    clear 1 0 # clear the array mp@JsCU  
    noise 1 1 # start from noise
    {!E<hQ2<$9  
    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。 yqCy`TK8  
    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。
    uOZ+9x(  
    >.M `Fz.  
    energy/norm 1 1 # normalize energy $\0j:<o  
    此行调整光线的强度,不需要改变其外形,所以其总能量将会是归一化的。我们将会量测能量在每次传递后并减1,此一差异将表示出能量的损失。
    ?#]c{Tlpz  
    pass = 0 # initialize variable \r<&7x#j  
    将pass这个变数设为0
    DY,Sfh;tp  
    reson/run 100 !Ng^k>*h  
    执行reson此一宏100次,有时候我们会需要执行超过100次或少于100次的执行得到稳定 s{A-K5S  
    的效能。
    V1j&>-]]9*  
    title Energy loss per pass  rro,AS}  
    定义下式绘图所使用的标题
    6G1Z"9<2*  
    plot/watch plot1.plt # set plot name YS~\Gls%  
    此指令建立绘图文件名称。绘图数据将会储存在此一档案中。Watch程序会自动的显示绘图数据并自动更新数据,当新的绘图数据建立在同一个文件名称中。Watch将会针对不同的文件名称建立不同的绘图窗口。可以让我们同时观察到许多图形。
    +F 5Dc  
    plot/udata min=-.05 max=.0 ]=h Ts%]w  
    此行画出在宏中使用udata/set所收集的数据。最小及最大值的定义更有效的显示出损失。
    if_e$,dh~>  
    title diffraction mode shape KF7f<  
    此行定义下图的标题
    <pi q?:ac  
    set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 -?@ $`{-K  
    set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 > %d]"]  
    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。
    l<v /T  
    plot/watch plot2.plt # set plot name [i&z_e)  
    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。
    y )/d-  
    plot/iso 1 Zwq uS9  
    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 E1VCm[j2  
    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。
    l;?.YtMg  
    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 $\a;?>WA"  
    Kji}2j'a  
    l:faI&o.@  
    QQ:2987619807 ")Bf^DV  
     
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