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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 e2Pcm_Ahv*  
    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: .hb:s,0mP  
     初始化计算机数组及单位 net@j#}j-  
     选择波长 xIW3={b3  
     定义初始分布 Z clQ  
     使用宏进行重复运算 P`+{@@  
     建立数据显示计算结果 p`dU2gV  
    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
    SHxNr(wJ<Q  
    Mj3A5;#  
    EJ.SW5  
    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 2jItq2.>  
    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: K7B/s9/xs  
    variab/dec/int pass :RTC!spy  
    macro/def reson/o \:'/'^=#|  
    pass = pass + 1 # increment pass counter M/'sl;  
    prop 45 # propagate 45 cm. r,3DTBe  
    mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius {<p?2E  
    clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture )EuvRLo{S7  
    prop 45 # propagate 45 cm. along beam 1=c\Rr9]  
    mirror/flat 1 # flat mirror eK=xrk  
    variab/set Energy 1 energy # set variable to energy value mDABH@ R  
    Energy = Energy - 1 # calculate energy difference ah&D%8E  
    udata/set pass pass Energy # store energy differences f*% D$Mqg  
    energy/norm 1 1 # renormalize energy !Pvf;rNI1T  
    plot/l 1 xrad=.15 # make a plot at each pass 4B1v4g8}  
    macro/end %XDc,AR[  
    array/set 1 64 # set array size /t57!&  
    wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths ~H_/zK6e  
    units/set 1 .005 # set .005 cm sample spacing TER=*"!  
    resonator/name reson # set name of resonator macro )9G[dDeC  
    resonator/eigen/test 1 # find resonator properties %N6A+5H  
    resonator/eigen/set 1 # set surrogate beam to eigen mode k Z .gO  
    clear 1 0 # clear the array l/ GGCnO/  
    noise 1 1 # start from noise `2WFk8) F  
    energy/norm 1 1 # normalize energy N^G Mp,8  
    pass = 0 # initialize pass counter ,eW%{[g(  
    reson/run 100 # run resonator 100 times #U4F0BdA  
    title Energy loss per pass 33x{CY15  
    plot/watch plot1.plt # set plot name jXx<`I+]  
    plot/udata min=-.05 max=.0 # plot summary of eigenvalues 4r#= *  
    title diffraction mode shape 85$m[+md  
    set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 {X+3;&@  
    set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 # set plot window L.2^`mZs  
    plot/watch plot2.plt # set plot name .t-4o<7 3  
    plot/iso 1 # make an isometric plot Oc#syfO  
    以下就对每一项指令来做介绍: Tbih+# ?  
    variab/dec/int pass $y&E(J  
    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。
    &X ):4  
    macro/def reson/o ;-lXU0}&  
    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。
    Wx}8T[A}  
    pass = pass + 1 # increment pass counter z"L/G  
    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。
    Oh`69 k  
    prop 45 # propagate 45 cm. \)N9aV  
    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。
    Qh3YJ=X&  
    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。 gQg"j)  
    mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. radius K~{$oD7!  
    此行为设定球面镜为曲率50cm。”1”表示设为镜面对光束 1作用。光束最多可达40道,但只有一道用在此一分析中。在指令中的负号表示为一凹面镜。此凹面镜使光线收敛并将光线反向。
    `Bp.RXsd*  
    clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture 5"@*?X K^  
    此一指令建立一圆形的0.14的孔径对光束1作用。孔径是非常重要的在共振器中,它大量的减少了散射光线。并且,孔径将光束减为剩下最少的模态。
    Ad8n<zt|  
    prop 45 # propagate 45 cm. along beam =F~S?y  
    此为第二次传播将光束由右边的球面镜向左传播回平面镜。
    S>6 ~lb8G  
    mirror/flat 1 # flat mirror }Yzco52  
    建立一平面镜在左边针对光束1。对bare-cavity共振器分析,光束只是直接反射回右边。在真实的雷射中,镜面将会是部份反射让光束传播出去。
    I\{ 1u  
    variab/set Energy 1 energy Q5`*3h6p=  
    变数Energy设为光束1的总能量(真实能量)。我们没有将其定义为实数变量,但在GLAD中将会自动设为实数变量。
    Y|f[bw  
    Energy = Energy - 1 # calculate energy difference ,, OW  
    此算式将能量减1计算每次传递所损失的能量。
    4<Utmr  
    udata/set pass pass Energy # store energy differences c /HHy,  
    此处使用udata这个指令将Energy数据存入数组中,使用两个pass变量,分别为数组的横坐标及纵坐标。
    xb~yM%*c  
    energy/norm 1 1 # renormalize energy GL#up  
    此行将共振器中的能量归一化。在真实的雷射中,能量被孔径及其它效应所损失,以及被其它放大器的能量增幅,在稳定态时所平衡。在bare-cavity分析中,就像我们在这里所做的,我们模拟拟稳定态增益简化为将增益值做再归一化,在每次传播的最后。
    ^z IW+:  
    plot/l 1 xrad=.14 # make a plot at each pass &\WSQmtto  
    画出空腔分布使用等比例的绘图显示模态形式对时间的关系图。
    [)M%cyQ  
    macro/end 2B[X,rL.pX  
    结束宏定义
    XbKYiy  
    array/set 1 64 # set array size  :D6 ON"6  
    此指令是定义Beam 1为64 x 64的矩阵。此数据为计算的主体,任何尺寸的矩阵都可以被定义。对一个小型的稳定空腔共振器而言,一个小的矩阵已经足够准确,因为只有低阶模态是最重要的。
    _Xc8Yg }`  
    wavelength/set 0 1.064 # set wavelengths M*, -zGr  
    设定Beam 1 的波长为1.06μm
    )._;~z!  
    units/set 1 .005 # set array size OmpND{w  
    此行定义数组的尺寸为0.005 cm,所以64 x 64的数组大小为0.32 cm
    A@[o;H}XP  
    resonator/name reson # set name of resonator macro 8,4"uuI  
    此行定义共振器的宏名称为”reson”
    L^2%1GfE{  
    resonator/eigen/test 1 # find resonator properties ]I dk:et  
    此行进行共振器的测试,得到其基本特性。GLAD使用此一信息来决定所使用的数值算法。使用正确的数值算法是非常重要的,可让我们在每次的传递后得到正确的结果。光束的强度及相位在每次传递后都会改变,但其算法必须保持不变才能得到正确的结果。
    ]Ji.Zk  
    resonator/eigen/set 1 # initialize surrogate beam iDp)FQ$  
    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。
    x7&B$.>3  
    clear 1 0 # clear the array dO<ERY  
    noise 1 1 # start from noise
    HZC"nb}r4  
    第一行设定整个光线矩阵为零。第二行放入随机数噪声在数组中,仿真自发辐射所造成的噪声影响。 3 *"WG O5  
    大部份的雷射都从自发辐射开始,所以此一设定更增加了真实性,而不是简单的平面波而已。当然,稳定态的解不会因为我们的初始条件而有所影响。
    QvlObEhcS  
    ghG**3xr  
    energy/norm 1 1 # normalize energy rNWw?_H-H(  
    此行调整光线的强度,不需要改变其外形,所以其总能量将会是归一化的。我们将会量测能量在每次传递后并减1,此一差异将表示出能量的损失。
    *xxx:*6rk;  
    pass = 0 # initialize variable ?}tFN_X"  
    将pass这个变数设为0
    df4A RP+  
    reson/run 100 {9&;Q|D z  
    执行reson此一宏100次,有时候我们会需要执行超过100次或少于100次的执行得到稳定 x_N'TjS^{  
    的效能。
    9}!qR|l3nR  
    title Energy loss per pass /tx]5`#@7]  
    定义下式绘图所使用的标题
    6$Xzpg(o  
    plot/watch plot1.plt # set plot name yiXSYD  
    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。
    mP~QWx![N  
    plot/udata min=-.05 max=.0 rxvx  
    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。
    {tuYs:  
    title diffraction mode shape h6D<go-b56  
    此行定义下图的标题
    kzQ+j8.,U  
    set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 8oy^Xc+  
    set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 !&y8@MD15  
    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。
    45@ I*`  
    plot/watch plot2.plt # set plot name u"cV%(#  
    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。
    #Yj1w  
    plot/iso 1 +ZaSM~   
    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 r;.yz I  
    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。
    JW83Tp8[8  
    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 ,GbR!j@6  
    <sGVR5NR  
    gZ3u=uME  
    QQ:2987619807 _lJ!R:*  
     
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