Моделирование распространения световых пучков в оптически неоднородных средах
Автор: katyui87 • Апрель 15, 2022 • Лабораторная работа • 1,112 Слов (5 Страниц) • 210 Просмотры
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ(ТУСУР)
Кафедра электронных приборов (ЭП)
ОТЧЕТ
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ
В ОПТИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ
Лабораторная работа №1
по дисциплине «Взаимодействие оптического излучения с веществом»
Выполнили студенты г «___» ________2021 г. Старший преподаватель каф. ЭП ______М.В. Бородин «___» ________2021 г. |
Томск 2021
1 ВВЕДЕНИЕ
Цель данной работы - изучить основные закономерности распространения лазерных пучков в оптически неоднородных средах, оказывающих на пучок фокусирующее или расфокусирующее действие. Распределение «элементарных оптических линз» вдоль пути распространения пучка задается априори («линзовая» среда).
2 ЗАДАНИЕ
1. В фокусирующей линии изучить зависимость размаха колебаний ширины пучка и их период (вдоль оси z) от начальной расходимости и оптической силы распределенной линзы А<0.
2. В фокусирующей линии исследовать темп уширения пучка в зависимости от начальной расходимости и оптической силы распределенной линзы.
3. Исследовать с помощью MathСad несколько вариантов распространения пучков в средах. При этом рекомендуется задавать числовые значения коэффициентов А, В, С и D в интервале от 0 до 2-3 (по модулю). Результаты исследования представить в виде графиков.
3 ОСНОВЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Распространения гауссовых световых пучков в линзовых средах описываются уравнением (2.1) с граничными условиями (X − 0) = 1 и :[pic 1][pic 2]
, (2.1)[pic 3]
где f – безразмерная ширина пучка;
A – величина и знак нелинейной рефракци;
B – наличие затухания;
N – степень фокусировки;
C – наличие дифракции;
D – показатель сходимости/расходимости пучков на входе;
Уравнение (2.1) решается методом Рунге-Кутты как система двух уравнений с начальными условиями Y1(X0) = 1 и Y2(X0) = D:
[pic 4]
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для моделирования распространения световых пучков, в среде MathCad, была составлена программа, представленная в листинге 4.1.
[pic 5]
На рисунках 4.1 – 4.3 представлено распространение световых пучков в среде с различными параметром [pic 6].
[pic 7]
Рисунок 4.1 – Распространение световых пучков в среде со следующими параметрами: [pic 8], где зелёная кривая – сама функция, синяя кривая – ее производная.
[pic 9]
Рисунок 4.2 – Распространение световых пучков в среде со следующими параметрами:[pic 10], где зелёная кривая – сама функция, синяя кривая – ее производная.
[pic 11]
Рисунок 4.3 – Распространение световых пучков в среде со следующими параметрами:[pic 12], где зелёная кривая – сама функция, синяя кривая – ее производная.
На рисунках 4.4 – 4.6 представлено распространение световых пучков в среде с различными параметром [pic 13].
[pic 14]
Рисунок 4.4 – Распространение световых пучков в среде со следующими параметрами:[pic 15], где зелёная кривая – сама функция, синяя кривая – ее производная.
[pic 16]
Рисунок 4.5 – Распространение световых пучков в среде со следующими
параметрами:[pic 17], где зелёная кривая – сама функция, синяя кривая – ее производная.
[pic 18]
Рисунок 4.6 – Распространение световых пучков в среде со следующими
...