高斯光束的matlab仿真设计Word文档下载推荐.docx
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60-!
[-
40--
20--
II
yv/
50100150200
图2实验测量高斯曲线
用理论上的高斯曲线公式画出理论高斯曲线如图3所示。
理论高斯曲线
M文件如下:
A=imread(rD:
\documents\作业\激光原理与应用\高斯.bmp'
);
A1=A(:
J22);
xl=l:
l:
224;
x2=-100:
1:
100;
a2=exp(-x2.*2/10);
figure
imshow(A);
axisoff
titleCAfontsizei^/CCD采集的高斯光束光强分布'
plot(x2,a2t1linewidth1•1,*color*,b);
axis([-404001.2])
title(*\fontsize{12:
实验测童高斯曲线’)
plot(xl.Altlinewidth1.1.*color*,*r)
title('
\fontsize{12?
理论高斯曲线'
)
axis([502000180])
画三维强度分布。
取图片矩阵的中间层,用mesh命令画出三维图如图4所示。
18、
100、
143-
0、
Rf
O’
图4三维强度分布
由于读入的图片有一行白边,需要手动去除掉,否则三维图会有一边整体竖起来,影响观察。
最终的文件如下。
A=imread(*D:
[high,width,color]=size(A):
x=l:
width;
y=l:
high-l;
mesh(xr,y1,double(A(2:
224,:
11)));
gridon
xlabel(rx1),ylabelCy'
),zlabel(rz*);
titleC三维强度分布’):
页脚再用matlab仿真理论上传播过程中高斯光束的变化
这次先给出M文件:
%Gaussian_propagation.m
%SimulationofdiffractionofGaussianBeam
clear;
%GaussianBeam
samplingnumber
N=input(dumberofsamples(enterfrom100to500)=);
L二10*10=3;
Ld=input(1ngthoflightin[micrometers]=,);
Ld=Ld*10"
-6;
ko=(2*pi)/Ld;
wo=input(rWaistofGaussianBeaminmm]=1);
wo=wo*L0*-3;
z_ray=(ko*wo'
2)/2*10*3;
sprintfC*Rayleighningeis%fjnm]*,z_ray)
z_ray=z_ray*10-3;
z=input(*Propagationlength(z)in[mm'
'
z=z*l0"
-3;
%dx:
stepsize
dx=L/N;
forn=I:
N+1
form=l:
N+l
%Spaceaxis
x(m)=(m-l)*dx-L/2;
y(n)=(n-l)*dx-L/2;
%GaussianBeaminspacedomain
Gau(n,m)=exp(-(x(m)*2+y(n)*2)/(wo"
2)):
%Frequencyaxis
Kx(m)=(2*pi*(m-1))/(N*dx)-((2*pi♦(N))/(N*dx))/2;
Ky(n)=(2*pi♦(n~l))/(N*dx)-((2*pi*(N))/(N*dx))/2;
%Freespacetransferfunction
H(ntm)=exp(j/(2*ko)*z*(Kx(m)"
2+Ky(n)*2));
end
%GaussianBeaminFrequencydomain
FGau=fft2(Gau);
FGau=fftshift(FGau);
%PropagatedGaussianbeaminFrequencydomain
FGau_pro=FGau.*H;
%PeakamplitudeoftheinitialGaussianbeam
Peak_ini二max(max(abs(Gau)));
sprintf('
Initialpeakamplitudeis%f[mm]1,Peak_ini)%PropagateclGaussianbeaminspace
domain
Gau_pro=iff12(FGau_pro);
Gau_pro=Gau_pro;
%PeakamplitudeofthepropagatedGaussianbeam
Peak_pro=max(max(abs(Gau_pro)));
spi'
intf(*Propagatedpeakamplitud:
s%f[mm]1,Peak_pro)%CalculatedBeamWidth
[NM]=min(abs(x)):
Gau_pro1=Gau_pi'
o(:
・M);
[N1Ml]=min(abs(abs(Gau_pro1)-abs(exp(-1)*Peak_pro)));
Bw=dx*abs(Ml-M)*10-3;
sprintf('
Beamwidth(numerical)is%f[mm]1,Bw)%TheoreticalBeamWidth
W=(2*z_ray)/ko*(1+(z/z_ray)2):
W=(W"
0.5)*10^3;
sprintf(^eamwidth(theorciical)is%f[mm]*tW)%axisinmmscale
x=x*10^3;
y=y*10^3;
figure(l);
mesh(x.y,abs(Gau))
title(*InitialGaussianBeam*)
xlabel('
x〔nun]'
ylabel('
y[iiuii]'
axis([min(x)max(x)min(y)max(y)01])
axissquare
figure
(2);
mesh(x.y.abs(Gau_pro))
titleCpropagatedGaussianBeam'
x[inni]'
ylabel(ry[mm]*)
程序主要根据高斯光束的传播规律计算传播过程中任意z处的高斯光强分布。
运行结果:
Numberofsamples(enterfrom100to500)=500
wavelengthoflightin[micrometers]=0.568
WaistofGaussianBeamin[mm]=l
ans=
Rayleighrangeis5530.972982[mm]
Propagationlength(z)in[mm]100000
Initialpeakamplitudeis1.000000[mm]
Propagatedpeakamplitudeis0.210252[mm]ans=
Beam?
width(numerical)is1.940000[mm]
width(theoretical)is18.107635[mm]
束腰半径处的理想高斯光强分布
propagatedGaussianBeam
V七£
x|mm]
传播hn处的理想高斯光强分布
V(mml勺勺x[mm]
传播10m处的理想高斯光强分布
y【讪]石巧x[mm]
传播50m处的理想高斯光强分布
0.8、
0.6、
传播100m处的理想高斯光强分布
而用实验测得的光斑仿真的结果是:
原始光斑的光强分布
Im处
25
10
1.8m处
5m处
10m以后,已经基本是均匀强度的光斑
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