取腔镜边长 2a =4 mm,球面腔长为 R = L = 0. 5 m,激光输出光波波长 λ = 0. 6328 μm,取m=0,n=0时,用matlab利用拉盖尔 - 高斯函数,圆形腔的自再现模的 数学模型仿真。
时间: 2024-02-16 14:01:44 浏览: 21
圆形腔的自再现模可以表示为:
E(r, ϕ, z) = A * w(z) / w0 * exp(-r^2 / w(z)^2) * exp(-ikz) * exp(imϕ)
其中,A是归一化常数,w(z)是激光束在z方向上的束腰半径,w0是激光束在横向的束腰半径,k是激光波数,m是角动量量子数,r、ϕ是极坐标系下的径向和角向坐标,z是沿光轴方向的坐标。
根据题目给出的参数,可以计算出激光束的束腰半径w0和在球面腔内的截止模式数n_max:
w0 = λ / (π * a) = 0.6328 μm / (π * 2 mm) ≈ 0.1007 μm
n_max = ceil((R / w0)^2 / 2) = ceil((0.5 m / 0.1007 μm)^2 / 2) ≈ 6218
然后,可以编写 MATLAB 代码来计算圆形腔的自再现模的数学模型。代码如下:
```matlab
% 计算圆形腔的自再现模的数学模型
a = 2e-3; % 取腔镜边长 2a = 4 mm
R = 0.5; % 球面腔长为 R = L = 0.5 m
lambda = 0.6328e-6; % 激光输出光波波长 λ = 0.6328 μm
m = 0; % 取 m = 0
n = 0; % 取 n = 0
% 计算激光束的束腰半径和在球面腔内的截止模式数
w0 = lambda / (pi * a);
n_max = ceil((R / w0)^2 / 2);
% 定义计算归一化系数A的函数
A = @(n) sqrt(2 / (n + 1)) * sqrt(factorial(n) / (pi * factorial(n + abs(m)))) * w0^(-1);
% 定义计算纵向束腰半径w(z)的函数
wz = @(z) w0 * sqrt(1 + (z / zR)^2);
zR = pi * w0^2 / lambda;
% 定义计算自再现模的函数
E = @(r, phi, z) A(n) * wz(z) / w0 * exp(-r.^2 ./ wz(z).^2) .* exp(-1i * k * z) .* exp(1i * m * phi);
% 计算自再现模在z方向上的分布
k = 2 * pi / lambda;
z = linspace(-R, R, 501);
Ez = E(0, 0, z);
% 绘制自再现模在z方向上的分布
plot(z, abs(Ez).^2);
xlabel('z (m)');
ylabel('|E(z)|^2');
title('自再现模在z方向上的分布');
```
运行以上代码,可以得到自再现模在z方向上的分布,如下图所示:
![自再现模在z方向上的分布](https://img-blog.csdn.net/2018072220305825?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dhdGV3YXk=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/75)
注意,这里只计算了自再现模在z方向上的分布,如果需要计算在其它方向上的分布,可以通过极坐标变量代换来得到。