用mathematica复现

要使用Mathematica复现文中提到的一些计算和图表，你可以按照以下步骤操作：

### 1. **定义基本参数**
首先，定义一些基本参数，如焦距、长度等。

(* 参数定义 *)
f = 50; (* 焦距, 单位: mm *)
L = 5; (* 钛宝石长度, 单位: mm *)
L1 = 600; (* 谐振腔第一臂长, 单位: mm *)
L2 = 800; (* 谐振腔第二臂长, 单位: mm *)
lambda = 800*10^-9; (* 中心波长, 单位: m *)
n0 = 1.77; (* 钛宝石的折射率 *)

### 2. **计算线性传输ABCD矩阵**
接下来，计算线性传输ABCD矩阵。

(* 线性传输ABCD矩阵 *)
ABCDMatrix[f_, l_] := {{1, l}, {0, 1}}.{{1, 0}, {-1/f, 1}};

### 3. **计算束腰直径**
使用线性传输ABCD矩阵计算束腰直径。

(* 束腰直径计算 *)
BeamWaist[l_] := Module[{M1, M2, M3, M4},
  M1 = ABCDMatrix[f, L1];
  M2 = ABCDMatrix[f, l - f];
  M3 = ABCDMatrix[f, L];
  M4 = ABCDMatrix[f, L2 - L];
  Mtotal = M1.M2.M3.M4;
  w0 = lambda/(Pi*Sqrt[Abs[Mtotal[[1, 1]]^2 - 1]]);
  w0
]

### 4. **绘制束腰直径随距离变化的曲线**
绘制束腰直径随两个聚焦镜之间距离 \( l \) 变化的曲线。

(* 绘制束腰直径随距离变化的曲线 *)
Plot[BeamWaist[l], {l, 102, 110}, PlotRange -> All, 
 AxesLabel -> {"l (mm)", "w0 (m)"}, PlotStyle -> Blue]

### 5. **计算非线性ABCD矩阵**
考虑克尔效应，计算非线性ABCD矩阵。

(* 非线性ABCD矩阵 *)
NonlinearABCDMatrix[f_, l_, x_, Pc_] := Module[{gamma, de, w0, wc},
  w0 = BeamWaist[l];
  wc = w0;
  de = L/n0;
  gamma = (1 + (wc^2)/(w0^2)) * (lambda^2 * de)/(4 * Pi * n0 * wc^2);
  Mnonlinear = {{1, l}, {0, 1}}.{{1, 0}, {-1/f, 1}}.{{1, 0}, {-gamma, 1}};
  Mnonlinear
]

### 6. **计算支持脉冲运转的稳定区域**
计算支持脉冲运转的稳定区域。

(* 支持脉冲运转的稳定区域 *)
StableRegion[l_, x_, Pc_] := Module[{M, w0, wc, delta},
  M = NonlinearABCDMatrix[f, l, x, Pc];
  w0 = lambda/(Pi*Sqrt[Abs[M[[1, 1]]^2 - 1]]);
  wc = w0;
  delta = 1/w0 * D[w0, Pc];
  delta
]

(* 绘制稳定区域 *)
ContourPlot[StableRegion[l, x, 0.5], {l, 102, 110}, {x, 0, 50}, 
 Contours -> {-0.4, -0.8, -1.2, 0.4, 0.8, 1.2}, 
 ContourShading -> None, FrameLabel -> {"l (mm)", "x (mm)"}, 
 ContourLabels -> True]

### 7. **计算小信号情况下的光斑变化量 δ**
计算小信号情况下的光斑变化量 δ 并绘制等高线图。

(* 小信号情况下的光斑变化量 δ *)
Delta[l_, x_, Pc_] := Module[{M, w0, wc, delta},
  M = NonlinearABCDMatrix[f, l, x, Pc];
  w0 = lambda/(Pi*Sqrt[Abs[M[[1, 1]]^2 - 1]]);
  wc = w0;
  delta = 1/w0 * D[w0, Pc];
  delta
]

(* 绘制等高线图 *)
ContourPlot[Delta[l, x, 0.5], {l, 102, 110}, {x, 0, 50}, 
 Contours -> {-0.4, -0.8, -1.2, 0.4, 0.8, 1.2}, 
 ContourShading -> None, FrameLabel -> {"l (mm)", "x (mm)"}, 
 ContourLabels -> True]

以上代码可以帮助你在Mathematica中复现文中的计算和图表。你可以根据需要调整参数和函数，以适应具体的实验条件和数据。