请提供我一个激光器光斑仿真的代码框架
时间: 2024-05-03 14:23:02 浏览: 10
以下是一个激光器光斑仿真的代码框架:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义仿真参数
wavelength = 1064e-9 # 激光器波长
beam_radius = 1e-3 # 光束半径
beam_divergence = 1e-3 # 光束发散角度
beam_power = 1 # 光束功率
distance = 1 # 光束传播距离
resolution = 100 # 图像分辨率
# 定义计算函数
def gaussian_beam(x, y, wavelength, beam_radius, beam_divergence, beam_power, distance):
k = 2 * np.pi / wavelength
w0 = beam_radius
zR = np.pi * w0 ** 2 / wavelength
w = w0 * np.sqrt(1 + (distance / zR) ** 2)
R = distance * (1 + (zR / distance) ** 2)
phi = np.arctan(distance / zR)
q = R + 1j * zR * np.tan(phi)
z = distance
z0 = np.pi * w0 ** 2 / wavelength
w2 = w ** 2
z2 = z ** 2
zR2 = zR ** 2
qR = q.real
qI = q.imag
wR = np.sqrt(w2 / (1 + (zR / z) ** 2))
wI = np.sqrt(w2 / (1 + (z / zR) ** 2))
Rcurv = z + zR2 / z
psi = np.arctan(zR / z)
Gouy = psi + np.arctan(z / zR)
phase = k * (z + qI) + np.arctan(qR / z)
amplitude = np.sqrt(beam_power) * w0 / wR * np.exp(-(x ** 2 + y ** 2) / w2)
field = amplitude * np.exp(1j * phase)
return field
# 生成网格点
x = np.linspace(-beam_radius, beam_radius, resolution)
y = np.linspace(-beam_radius, beam_radius, resolution)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
# 计算光强
E = gaussian_beam(X, Y, wavelength, beam_radius, beam_divergence, beam_power, distance)
I = np.abs(E) ** 2
# 绘制光斑图像
plt.imshow(I, cmap='gray', extent=(-beam_radius, beam_radius, -beam_radius, beam_radius))
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('y')
plt.title('Gaussian Beam Intensity')
plt.show()
```
此代码框架中,我们首先定义了激光器的一些参数,包括波长、光束半径、光束发散角度、光束功率、光束传播距离和图像分辨率等。然后我们定义了一个计算函数,该函数根据输入的参数计算出光束的幅度和相位分布,并返回光束的复场分布。最后,我们生成网格点并用计算出的光强绘制光斑图像。需要注意的是,此代码框架中只考虑了高斯光束,如果需要考虑其他类型的光束,需要修改计算函数中的表达式。