25901

شبيه‌سازي عددي ليزرهاي چندمدي با تشديدگر پايدار به روش پروني

كارشناسي ارشد

فيزيك- اپتيك و ليزر

1397-1399

1400/08/18

مهدي شايگان‌منش

فيزيك

يكي از سريع ترين روش‌ها براي محاسبه مد‌ها در تشديدگر‌هاي پايدار و ناپايدار كه با رويكرد پديده‌ي پراش به آن پرداخته مي‌شود، روش پروني يا Eigenvector method(EM) مي‌باشد؛ در اين پايان‌نامه با استفاده از زبان برنامه‌نويسي پايتون و كتابخانه‌هاي مربوطه به تحقق اين روش پرداخته شد. در ابتدا براي صحت سنجي در اين روش با حل انتگرال پراش براي روزنه‌هاي مربعي و دايروي با عدد فرنل‌هاي مختلف، نتايج دقيقي بدست آمد؛ با رسم آنها و مقايسه با نتايج ديگر متون علمي و در نتيجه پروفايل‌هاي شدت بدست آمده بسيار دقيق، راه براي تعميم محاسبات هموار شد. پس از انجام محاسبات براي روزنه‌هاي پراش به محاسبات در حوزه‌ي تشديدگر صفحه-موازي پرداخته شد و انتگرال پراش براي اين تشديدگر به روش پروني و با المان‌بندي آينه‌ها براي رفت و برگشت باريكه حل شد و مدها بدست آورده شد. در انتها به تشديدگر با آينه‌هاي كروي پرداخته شد و با حل معادله‌ي ويژه مقداري براي ماتريس انتقال تشديدگر، مد‌هاي پايه و مد‌هاي مرتبه‌ي بالاتر بدست آورده شد و براي هر يك توزيع فاز آنها نيز رسم شد.

1400/10/18

Numerical Simulation of Multimode Lasers with Stable Resonators by Prony Method

11/9/2022 12:00:00 AM

One of the fastest methods for calculating modes in stable and unstable resonators, which is approached with the diffraction phenomenon, is the Prony method or Eigenvector method (EM); In this dissertation, this method was realized using Python programming language and related libraries. First, for validation in this method, accurate results were obtained by solving the diffraction integral for square and circular apertures with different Fresnel numbers; By drawing them and comparing them with the results of other scientific literature and as a result the very accurate intensity profiles were obtained, the way to generalize the calculations was paved. After performing the calculations for the diffraction apertures, the calculations in the field of plane-parallel resonator were performed and the diffraction integral for this resonator was solved by Prony method and by discretization of the mirrors for the transition of the beam and the modes were obtained. Finally, the resonator was calculated with spherical mirrors, and by solving an eigenvalue equation, values were obtained for the resonant transfer matrix, lowest order modes, and higher order modes, and their phase distributions were plotted for each.

روش پروني , تشديدگر , روش ويژه‌برداري , تجزيه مدي

Prony Method , Resonator , Eigenvector Method , Modal decomposition