xiangsan_5mirrorcavity.m

激光器典型腔计算

% 考虑像散的五镜腔(SESAM看成一个镜子)
% 共需三个程序才能进行腔的完整分析，分别是ADhalf_l3_5mirror.m，w_l3.m和本程序
% 改变程序中的l2，得到不同的ADhalf、wsesam、wcrytal，再有另两个程序分析可得

%有两个凹面镜，它们都有子午和弧矢两个传输矩阵
%设R1和R2的离轴角分别为a和b

% 在本程序中，腔由一个入射平面腔镜，晶体（不考虑热透镜效应），一个平凹腔镜（r＝50mm），一个反射用的平面镜，一个双凸和SESAM构成
% 晶体的厚度为2mm，先不可忽略，若晶体的热透镜焦距为f，
% 在我的实验的腔中存在两个个束腰，即平面镜处和靠近SESAM处
% 起点从晶体中间开始和SESAM算起
clear;
a=10*pi/180;      %离轴角a为15度，化为弧度
b=5*pi/180;      %离轴角b为10度，化为弧度
r1=100;           % r1为第一个凹镜的曲率半径
r2=50;           % r2为第二个凹镜的曲率半径
l1=1;            % l1为入射全反镜与晶体表面之间的距离，在我的实验中为1mm
l2=52;           % l2为晶体表面与平凹镜之间的距离，在我的实验中为24mm,激光焦点恰好在晶体上
syms l3;         % l3为平凹镜离双凸镜之间的距离（中间经过反射用的平镜）
l5=25;           % l5为双凸镜与SESAM之间的距离
lm=2;            % lm为晶体的长度，在我的实验中为2mm
wl=1.033e-3;     % 激光波长为1.033um
n=1.74;          % Yb:GdCOB的折射率

T1=[1,l5
    0,1];        %T1为SESAM到R2的第一个传输矩阵
T2h=[1,0
    -2/r2*cos(b),1];
T2v=[1,0
    -2/r2/cos(b),1];
T3=[1,l3
    0,1];
T4h=[1,0
    -2/r1*cos(a),1];
T4v=[1,0
    -2/r1/cos(a),1];
T5=[1,l2
    0,1];
T6=[1,lm/n
    0,1];
T7=[1,l1
    0,1];
T8=[1,lm/2/n
    0,1];           % T6是晶体一半厚度的传输矩阵

Mh=T1*T2h*T3*T4h*T5*T6*T7*T7*T6*T5*T4h*T3*T2h*T1;
ADhalfh=(Mh(1,1)+Mh(2,2))/2
wsesamh=sqrt(wl/pi*abs(Mh(1,2))/sqrt(-1*Mh(1,2)*Mh(2,1)-((Mh(1,1)-Mh(2,2))/2)^2));

Mch=T8*T7*T7*T6*T5*T4h*T3*T2h*T1*T1*T2h*T3*T4h*T5*T8;
ADhalfch=(Mch(1,1)+Mch(2,2))/2;
wcrytalh=sqrt(wl/pi*abs(Mch(1,2))/sqrt(-1*Mch(1,2)*Mch(2,1)-((Mch(1,1)-Mch(2,2))/2)^2));

Mv=T1*T2v*T3*T4v*T5*T6*T7*T7*T6*T5*T4v*T3*T2v*T1;
ADhalfv=(Mv(1,1)+Mv(2,2))/2
wsesamv=sqrt(wl/pi*abs(Mv(1,2))/sqrt(-1*Mv(1,2)*Mv(2,1)-((Mv(1,1)-Mv(2,2))/2)^2));

Mcv=T8*T7*T7*T6*T5*T4v*T3*T2v*T1*T1*T2v*T3*T4v*T5*T8;
ADhalfcv=(Mcv(1,1)+Mcv(2,2))/2;
wcrytalv=sqrt(wl/pi*abs(Mcv(1,2))/sqrt(-1*Mcv(1,2)*Mcv(2,1)-((Mcv(1,1)-Mcv(2,2))/2)^2));
%此时可算出ADhalf=103/87-8/2175*l3
%wsesam=25/4294967296*12131099559561230^(1/2)/(-118750+2575*l3-4*l3^2)^(1/4)
%wcrytal=5/8589934592*527702830840913505^(1/2)*(abs(44436/21025+5846/1576875*l3)/(-118750+2575*l3-4*l3^2)^(1/2))^(1/2)

%再由程序ADhalf_l3_5mirror.m可画出ADhalf和l3的关系图，从而找出稳区。
%由程序w_l3.m可画出SESAM和晶体上的光斑大小与l3的关系图